Globaalf

1
Globaalfüüsika - Kosmos

• Mirt Gramann
• Tartu Observatoorium

2
Programm

• 1. Päikesesüsteem
• 2. Tähed
• 3. Meie Galaktika
• 4. Galaktikad
• 5. Kosmoloogia
• 6. Universumi tekkimine ja arenemine

3
Päikesesüsteem
4
(No Transcript)
5
Oorti-Öpiku pilv
6
Meie Galaktika - I
7
Meie Galaktika - II
8
2. Tähed

• 2.1 Tähtede omadused
• 2.2 Tähtede evolutsioon

9
2.1 Tähtede omadused

• Kaugused ja liikumine
• Heledused ja värvid
• Temperatuurid
• Spektrid
• Mõõtmed
• HR diagramm
• Massid

10
Trigonomeetriline parallaks
11
Kauguse ühikud

• Kauguse ühikud valgusaasta ja parsek
• 1 valgusaasta (va) 1013 km
• 1 parsek (pc) - objekti kaugus, mille
  aastaparallaks on 1 kaaresekund
• 1 pc 3.263 va

12
30 lähimat tähte
13
Tähtede kaugused

• Proxima Centauri 1.3pc 4.3va 270 000 au
• üks liige kolmik süsteemis
• Alpha Centauri
  complex
• Barnardi täht 1.8 pc 6.0 va
• Parallaks meetodiga maalt kuni 100 pc.
• Hipparcos satelliit 200 pc
• plaanis Gaia (2012) gt 25000 pc

14
Tähtede liikumine
15
Tähtede heledused

• Näivad tähesuurused m (erinevus 5 vastab 100
  kordsele erinevusele heleduses).
• m -gt log (F)
• Absoluutne tähesuurus M tähe näiv tähesuurus,
  mis tal oleks kui ta asuks 10 pc kaugusel Maast.
• m M 5 log (d /10 pc).
• Tähe heledus L
• M Msun 2.5 log (L /L sun),
  
• kus Msun
  4.74 ja Lsun 3.8 x 1026W.

16
(No Transcript)
17
Tähtede värvused

• Saame värvust hinnata, mõõtes tähe heledust
  erinevates spektripiirkondades ning määrates
  tähesuuruste erinevused nn värvusindeksid.
• Selliseid mõõtmisi tehakse fotomeetri
  valgusfiltrite abil.
• Levinumad filtrid nn UBV filtrid.
• B filter 380 480 nm, V filter 490 590 nm
• mB mV negatiivne sinistel ja positiivne
  punastel
• mU mB, mV mR
• Päike U-B 0.10, B-V 0.62

18
Tähtede temperatuurid

• Esimeses lähenduses on planeedid ja tähed mustad
  kehad ja nad kiirgavad nn musta keha kiirgust.
• Musta keha kiirguse jaotus sõltub ainult
  temperatuurist.
• Tähe temperatuuri määramiseks leitakse tähe
  heledus erinevatel sagedustel ja sobitatakse
  tulemused sobiva musta keha kõveraga.
• Päike 5800 K.

19
(No Transcript)
20
Soojuskiirguse omadused

• Soojustasakaal on statistiline tasakaal, kus
  süsteemi
• omaduste jaotumine ei muutu ajas või muutub
• aeglaselt. Soojuskiirguse intensiivsus
  lainepikkuste
• järgi on antud Plancki seadusega
• Bl (T) 2 h c2 l-5 exp ( hc
  /lkT) - 1 -1
• Piirjuhud
• l gtgt hc /kT
• Rayleighi - Jeansi valem Bl(T) AT
  l-4 .
• lltlt hc /kT
• Wieni valem B l(T)C1 l-5 exp (-C 2
  /l T).

21
Wieni nihkeseadus

• Maksimaalne kiirguse lainepikkus nihkub
  temperatuuri muutumisel
• lmax T 0.0029 m K .
• T3600 K, lmax 805 nm
• T5800 K, lmax 500 nm
• T13000 K, lmax 223 nm

22
(No Transcript)
23
(No Transcript)
24
Tähtede spekter

• Pidev spekter
• Neeldumisjooned (tähtede atmosfääris)
• - oluline lainepikkus ja intensiivsus
• Joonte süstemaatiline nihkumine Doppleri effekt
  tähe vaatekiire sunnaline liikumine
• Spkterijoonte laienemine tähe pöörlemine
• Emissioonjoonte olemasolu täheaine väljavool
• Joonte lõhestumine magnetvälja tugevus

25
(No Transcript)
26
Tähespektrite klassifikatsioon
27
Tähtede keemiline koostis

• 90 vesinik ja 9 heelium
• 1 raskemad elemendid.

28
Tähtede mõõtmed

• Stefan-Boltzman seadus kiiratud energiatihedus
  F sT4 , kus s on kiirguskonstant.
• Tähtede heledus L 4 p s R2 T4 R2 x
  T4
• Ülihiiud gt 100 R0
• Hiiud 10 100 R0
• Normaalsed 1 - 10 R0
• Kääbused lt 1R0

29
(No Transcript)
30
Hiiud ja Päike
31
2 olulist tüüpi tähti

• Punased hiiud ja ülihiiud suured, külmad,
  heledad
• Valged kääbused väiksed, kuumad, nõrgad

32
HR - diagramm

• Tähe heledus - tähe temperatuur
• Tähesuurus värv või spektri klass
• color-magnitude diagramm

33
HR diagramm
34
HR diagramm

• Tähed ei jaotu juhuslikult
• 1. Peajada 90 tähti
• 2. Valgete kääbuste rühm
• 3. Punaste hiidude rühm
• 4. Ülihiidude jada

35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
Tähtede massid

• Kaksiktähed
• Visuaalsed
• Varjutusmuutlikud
• Spektroskoopilised

38
Tähtede massid, raadiused ja heledused
39
Mass määrab tähe asukoha peajadal
40
2.2 Tähtede evolutsioon

• Tekkimine ja jõudmine peajadale
• Evolutsiooni lõppfaasid

41
Tähtede tekkimine

• Täheteke algab kui tähtedevaheline gaasi ja tolmu
  pilv hakkab kokku tõmbuma.

42
Prototähe tekkimine
43
Erinevad staadiumid enne peajada
44
Tähe jõudmine peajadale
45
Tähtede evolutsioon enne peajadale jõudmist
46
Tähed peajadal

• Tähe tekkimisfaas 40-50 miljonit aasta
• Täht peajadal 10 miljardit aastat
• Rõhk ja gravitatsioon on tasakaalus.
• Toimuvad termotuumareaktsioonid ja H -gt He.
• Tuumaenergiat tekib tähe tuumas täpselt nii palju
• kui palju energiat tähepinnalt kiirgub.Kui
  vesinik hakkab
• tuumas otsa saama, siis tähe sisemine tasakaal
  muutub.
• Tähe evolutsioon pärast peajadalt lahkumist
  sõltub tähe massist.

47
(No Transcript)
48
Erinevad staadiumid peale peajada
49
(No Transcript)
50
(No Transcript)
51
Päikese evolutsioon
52
Tähe evolutsioon peale peajada
53
Suurema massiga tähed
54
Suurema massiga tähed M gt 8 M0
55
(No Transcript)
56
Supernoovad
57
Massiivse tähe elutee lõpeb sageli supernoova
plahvatusega. Krabi udukogu supernoova jäänuk.
58
Tähe evolutsiooni lõppfaasid valge
kääbus neutrontäht must
auk evolutsioon sõltub tähe massist
59
Tähe evolutsiooni lõppfaasid
60
Tähtede arenemise tsükkel