Тест по астрономии: Возраст звёздных скоплений (10-11 класс)
Тест по астрономии «Возраст звёздных скоплений» для 10-11 классов — это проверочная работа углубленного уровня, направленная на диагностику знаний учащихся о методах определения возраста звёздных систем. Вопросы охватывают принципы использования диаграммы Герцшпрунга — Рессела, понятие точки поворота и эволюционные изменения в скоплениях.
1
Какое допущение является ключевым для определения возраста звездного скопления?
Правильный ответ:
Все звезды в скоплении образовались примерно одновременно из одного облакаПояснение:
Правильный ответ — Все звезды образовались примерно одновременно. Это фундаментальное свойство звездных скоплений позволяет считать их «одновозрастными» группами. Различия в эволюционном статусе звезд в скоплении объясняются только различием их масс, а не временем рождения.2
Что такое «точка поворота» на диаграмме «Спектр — светимость» звездного скопления?
Правильный ответ:
Место на главной последовательности, где звезды начинают покидать её, превращаясь в красные гигантыПояснение:
Правильный ответ — Место, где звезды начинают покидать главную последовательность. Это точка, соответствующая массе и спектральному классу звезд, у которых именно сейчас заканчивается водородное топливо в ядре. Звезды выше этой точки (массивнее) уже ушли с главной последовательности, а ниже (менее массивные) еще остаются на ней.3
Какие звезды первыми покидают главную последовательность в молодом скоплении?
Правильный ответ:
Голубые гиганты (самые массивные)Пояснение:
Правильный ответ — Голубые гиганты. Время жизни звезды обратно пропорционально её массе (точнее, M−2.5M^{-2.5}M−2.5 или M−3M^{-3}M−3). Самые массивные звезды (спектральные классы O и B) живут всего миллионы лет и первыми исчерпывают запасы водорода, уходя с главной последовательности.4
О чем свидетельствует отсутствие массивных звезд классов O и B на главной последовательности скопления?
Правильный ответ:
О том, что скопление старое, и эти звезды уже успели проэволюционировать и погибнутьПояснение:
Правильный ответ — О том, что скопление старое. Поскольку массивные звезды живут недолго, их отсутствие означает, что с момента рождения скопления прошло больше времени, чем время жизни этих звезд. Значит, возраст скопления составляет как минимум десятки или сотни миллионов лет.5
Какие объекты появляются на диаграмме старого звездного скопления, которых не было в молодом?
Правильный ответ:
Белые карлики и множество красных гигантовПояснение:
Правильный ответ — Белые карлики и красные гиганты. В старом скоплении звезды средней массы успели пройти стадию гигантов и сбросить оболочки, став белыми карликами. Молодые скопления содержат мало таких объектов, так как времени на их образование еще не хватило.6
Какой возраст имеет скопление, если точка поворота находится в области звезд спектрального класса G (как Солнце)?
Правильный ответ:
Несколько миллиардов лет (порядка 10 млрд)Пояснение:
Правильный ответ — Несколько миллиардов лет. Время жизни звезды класса G (типа Солнца) на главной последовательности составляет около 10 миллиардов лет. Если такие звезды сейчас покидают главную последовательность, значит, скопление существует именно столько времени.7
Чем принципиально отличаются диаграммы «Спектр — светимость» для шаровых и рассеянных скоплений?
Правильный ответ:
У шаровых (старых) главная последовательность короче и обрывается ниже, чем у рассеянных (молодых)Пояснение:
Правильный ответ — У шаровых главная последовательность короче. Шаровые скопления — одни из старейших объектов во Вселенной. В них все массивные звезды давно умерли, поэтому верхняя часть главной последовательности отсутствует («сгорела»). У молодых рассеянных скоплений она заполнена яркими голубыми звездами.8
Почему определение возраста по отдельной звезде менее точно, чем по скоплению?