9.3 Одно из двух
С помощью телескопа составляется каталог всех звёзд, видимый поток от которых превышает фиксированный порог. В окрестностях Солнца на один красный гигант приходится 400 звезд, подобных Солнцу (желтых карликов). Абсолютная звездная величина красных гигантов равна , а желтых карликов . Считайте, что звёзды распределены в пространстве равномерно, а поглощением света можно пренебречь. Какой класс звёзд из представленных окажется более многочисленным в итоговом каталоге и во сколько раз?
Решение
Показать решение
Решение. Поток от звезды светимости L на расстоянии d равен
Минимальному значению потока соответствуют звезды, находящиеся на максимальном расстоянии . Тогда
Пусть — объем, в котором находятся все видимые звезды данного типа. Тогда число звезд в этом объеме:
где n — пространственная плотность числа звёзд данного типа. Следовательно, отношение числа красных гигантов к числу карликов равно:
Абсолютные звездные величины гигантов и карликов отличаются на звездных величин. Тогда из формулы Погсона получаем:
Отношение пространственных плотностей задано в условии. Подставим числа:
Значит, в таком каталоге красных гигантов окажется в 5 раз больше, при том, что в пространстве они встречаются в 400 раз реже. Причина этого кажущегося парадокса в том, что яркая звезда видна с гораздо большего расстояния, то есть мы их выбираем из гораздо большего объема пространства.
Альтернативное решение. Выразим предельные звездные величины для красных гигантов и желтых карликов:
Так как предельная звездная величина одинакова из-за одинакового предельного потока:
Тогда отношение предельных расстояний:
и итоговое отношение числа звезд:
Критерии
Показать критерии
| Кри | итерии оценивания. | 15 |
|---|---|---|
| . | Связь со светимостью звезды (должна быть в явном виде) | 2 |
| Например: , или аналогичные | ||
| K2 . | Связь и (должна быть в явном виде) | 2 |
| Например: или аналогичные | ||
| K 3. | Определение отношения светимостей | 4 |
| Формула Погсона в подходящей для вычисления форме в явном виде | ||
| Правильное значение отношения светимостей | ||
| Если участник не производит отдельного вычисления отношения светимостей, то послед- | ||
| ние 2 балла добавляются к оценке за правильный итоговый ответ и выставляются в зави- | ||
| симости от его правильности. Если участник приводит только численные значения (только | ||
| подстановку), то общая оценка за этот пункт не превышает 2 баллов | ||
| K4. | Формула для отношения числа звезд | . 4 |
| K5. | Правильный численный ответ | 3 |
| Выставляется только за правильный ответ при отсутствии ошибок в предыдущих частях | ||
| задачи. |