НОА 2024, I кръг (общински), 9–10 клас — Задача 1. Звезди от миналото

• А) Не. Светлината от най-далечната звезда в Галактиката стига до нас за най-много около 64–65 000 години (диаметър на Млечния път ~90 000 св. г., Слънцето е на ~26 000 св. г. от центъра), а животът на практически всички звезди е от порядъка на стотици милиони до милиарди години. Твърдението е коректно само за отделни звезди в съвсем крайни стадии от живота си.
• Б) Червени гиганти и свръхгиганти в края на живота си – например Бетелгейзе, Антарес, $\mu$ Цефей (Гранатовата звезда). Възможно е вече да са избухнали като свръхнови, но светлината от експлозията още да не е достигнала до нас.
• В) Да, но само ако звездата е масивен представител на спектрален клас O – светлината от M31 пътува около 2.5 милиона години, а гигантите от клас O преминават през цялата си еволюция за около 10 милиона години; най-масивните живеят по няколко милиона години. Такива звезди са изключително редки.

Решение:

А) Млечният път е спирална галактика и нейният диаметър се оценява на около 90 000 светлинни години. Това означава, че на светлината, която е излъчена от някоя звезда, намираща се в нашата Галактика, ѝ е необходимо най-много време 90 000 години, за да достигне от единия край до другия. Слънчевата система е на разстояние около 26 000 светлинни години от центъра на Млечния път и се намира с добра точност в равнината на диска на Галактиката. Това означава, че светлината, излъчена от най-далечната от нас звезда, може да достигне до нас за около 64-65 000 години. Този интервал от време не е съществена част от времето за живот на практически всички звезди в Млечния път. Обикновено, продължителността на интервала от време, през който една звезда съществува, е от порядъка на стотици милиони и дори милиарди години (за повечето звезди дори десетки милиарди, защото по-голямата част от звездите в нашата Галактика са малкомасивни червени джуджета). Следователно, да се твърди, че е възможно съществена част от звездите в Галактиката ни, които астрономите изследват, вече не съществуват, не е правилно. Това може да бъде коректно само за някои, които се намират в съвсем крайни стадии на своя живот. А освен това голямата част от звездите са на значително по-малко разстояние от нас.

Б) Както споменахме и в предното подусловие, за да е в сила ситуация, при която една звезда от Млечния път, наблюдавана в наше време от Земята, вече е завършила своя живот, ние трябва да я наблюдаваме в съвсем крайните стадии на нейната еволюция. Такива звезди биха могли да бъдат червени гиганти и свръхгиганти. Това са масивни звезди гиганти, които са на финала на своя живот и на които предстои много скоро (в астрономически мащаби за време) да избухнат като свръхнови звезди. Примери за такива звезди са: Бетелгейзе, Антарес, $\mu$ от Цефей (Гранатовата звезда) и т.н.

Това, което може да им се е случило, е да са избухнали като свръхнова звезда, но все още светлината излъчена при експлозията, да не е достигнала до нас.

В) Галактиката Андромеда се намира на разстояние около 2.5 милиона светлинни години от нас. Това означава, че светлината, която е излъчена от там, достига до нас след 2.5 милиона години. (В различните източници могат да бъдат намерени слабо различаващи се стойности на това разстояние. Крайният извод не зависи от тези несъществени разлики.) За да е изпълнен описаният в условието на задачата сценарий, необходимо животът на тази звезда да бъде по-кратък от този интервал от време. Знаем, че „животът“ на Слънцето продължава около 10 милиарда години, а също така знаем, че колкото по-масивна е една звезда, за толкова по-кратко време тя изразходва своето ядрено гориво. Следователно, ако съществуват такива звезди, то те би трябвало да бъдат съществено по-масивни от нашето Слънце, в момента, в който са се образували. Действително, най-масивните звезди, които са от спектрален клас O, докато лежат на Главната последователност, имат време за живот няколко милиона години. Тук е уместно да се отбележи, че такива звезди са изключително редки. Една на няколко милиона е такава. Оказва се, че дори и гигантите от спектрален клас O със сравнително по-малка маса преминават през всички етапи на своята еволюция за около 10 милиона години. Това означава, че ако звезда, която изпълнява описаното в задачата условие съществува, то тя трябва да е масивен представител на този спектрален клас O.

Критерии за оценяване (общо 10 т.):

• За правилни разсъждения относно това дали повечето звезди от Млечния път вече са изчезнали – 2 т.
• За правилно заключение – 1т.
• За правилно посочени три звезди, които може да са завършили своя живот – 3х0.5т
• За правилен отговор какво може да им се е случило – 2т.
• За правдоподобна стойност на разстоянието до галактиката Андромеда – 0.5т
• За разсъждения относно това дали съществуват звезди, чието време за живот да е толкова кратко – 2т.
• За правилен извод дали е възможно да съществуват звезди, изпълняващи условието – 1т.