28-leheline referaat: Tähed ja nende teke (0)

Tallinna Nõmme Põhikool
Tähed ja nende teke
Referaat
Õpilane: Endrik ######
Õpetaja: ###########
Klass: ##
Tallinn 2014
3
SISSEJUHATUS 3
3
1 Tähed ja nende teke 4
2 Tähe evolutsioon 5
2.1 Peajada 5
2.2 Peajada järgne aeg 6
6
2.2.1 Massiivsed tähed 6
3 Tähtede liigid 7
3.1 Peajada tähed – noored tähed 7
3.2 Hiid , ülihiid ja hüperhiid – vanad, suured tähed 7
3.3 Tuhmid , põhimõtteliselt surnud tähed 8
3.4 Muud tähed 9
4 Päike 10
4.1 Tekkimine ja areng 10
4.2 Päikeseplekid ja - tsüklid 11
Kokkuvõte 12
Viited 13

SISSEJUHATUS

Selle referaadi teemaks valisin tähed, sest nad on väga tähtsad taevakehad . Nad kiirgavad soojust ja valgust ning on olulised planeetidele. Kui tähti poleks, lendleksid taevakehad, mis on tavaliselt orbiidil, niisamuti ringi. Ilma ühe tähe – Päikeseta – poleks inimkonda ega elu maal.
Samuti pean mainima, et tähtede all ei mõtle ma näiteks järgnevaid objekte: lendav täht, staar , kirjasümbol jne. Referaadis kirjutan tähtedest astronoomilisest, mitte astroloogilisest vaatepunktist. Lisaks räägin siin ka pikemalt meile olulisimast tähest, mis on Päike.
Tähed ei saa kunagi otsa. Täht võib surra, aga ta sünnib uuesti. Energia kadumine on võimatu, see on hoopis pidevalt ringluses.

1 Tähed ja nende teke

Täht on massiivne valgust ja soojust kiirgav plasmast koosnev taevakeha , mille energia tuleb tema sees toimuvast tuumareaktsioonist. Tähtedena arvestatakse ka reaktsiooni lõpetanud taevakehad, mis kiirgavad jääksoojuse abiga.
Tähed on meist väga kaugel, sellepärast tunduvad nad meile taevas säravate täpikestena, nad jäävad reeglina punktideks ka suurima võimaliku suurenduse korral. Maa atmosfääri tõttu näivad nad vilkuvat. Päike on aga erand , mis on ainsana Maale piisavalt lähedal, nii et ta paistab kettana ning annab meile hulgaliselt soojust ja valgust.
Tähti on olemas hiiglaslikke ja väikeseid. Peamised tüübid on:

• Hüperhiid
  
• Ülihiid
  
• Helehiid
  
• Hiidtäht
  
• Poolgigant tähed
  
• Peajada tähed (nt Päike)
  
• Poolkääbus tähed
  
• Valged kääbused (nö surnud tähed) Pilt 1 : Päike võrdluses kollase hüperhiiuga
  

Näiteks räägin natuke pikemalt kollastest hüperhiidudest. Kollane hüperhiid on massiivne täht suurendatud atmosfääriga, algse massiga ligikaudu 20-50 päikese massi, aga on kaotanud juba umbes pool sellest massist. Tuntud kollased hüperhiiud on näiteks V766 Centauri ja Rho Cassiopeiae . Teisi tüüpe loendan alateemas Täheliikide iseloomustus.

2 Tähe evolutsioon

Täheteke algab udukogu pilves tekkinud ebastabiilsusest gravitatsioonis, mille põhjused võivad olla näiteks tähe surma (supernoovade) lööklained või galaktika ühinemisprotsessid. Kui ala tihedus on saavutanud kriitilise summa ja pilve siserõhk ei ole suutlik enam tasakaalustama gravitatsioonijõude, algabki kokkutõmbumine. Tiheduse suurenedes muutub gravitatsiooniline energia soojuseks ja pilve temperatuur hakkab tõusma. Jõudes tasakaalulisse olekusse, tekib pilve südamikus prototäht (täheks kujunev keha).
Pilt 2: Päikese-sarnase tähe eluteekond sünnist (vasakul) kuni punase hiidini (paremal) peale miljardeid aastaid.

2.1 Peajada

90% oma elust veedavad tähed peajadal. Sellel ajal ammutab täht oma energiat vesiniku tuumareaksioonist heeliumiks, mis toimub tema südamikus. Hetkel on Päike peajada täht. Pideva reaktsiooni ja sellest tuleneva tasakaalu tõttu tõuseb tähe temperatuur ja heledus, nt Päikese oma on suurenenud peajadal oleku ajal 40% võrra.
Iga täht tekitab ka tähetuult, mis on pidev gaasi ilmaruumi paiskumine. Enamike tähtede jaoks on massikaotus, mis sellega kaasneb, tühine.
Peajadal viibimise aeg sõltub tähe algraskusest ja absoluutsest heledusest ehk sellest, kui palju kütust tal kulutada on ja kui kiiresti täht seda teeb.

2.2 Peajada järgne aeg

Tähtedel, mille mass on vähemalt 0,4 Päikese massi, tekib heeliumi põlemine , kui nad on ära kulutanud tuumas oleva vesiniku. Peale seda hakkavad nende väliskihid paisuma ja jahtuma ning tekib punane hiid. Näiteks 5 miljardit aastat hiljem, kui Päike on muundunud punaseks hiiuks, paisub ta maksimumraadiuseni ca 1 astronoomiline ühik, st 250 korda praegusest suuremaks . Hiiuna kaotab ta umbes 30% oma massist.
Kuni 2,5 Päikese massiga punases hiius jätkub vesiniku põlemine tähe tuuma ümbritsevas kihis. Lõpuks on tuum piisavalt kokku surutud, et alustada heeliumi põlemist ja täht kahaneb raadiuses ning selle pinna temperatuur tõuseb. Massiivsematel tähtedel läheb tuumapiirkond vesiniku põletamiselt enam-vähem otse üle heeliumi põletamisele.
Peale heeliumi ammutamist tuumas, jätkub põletamine süsiniku ja hapniku kuuma tuuma ümber asetsevas kihis. Siis läbib täht arengutee, mis sarnaneb tavalisele punase hiiu faasile , kuid kõrgema pinnatemperatuuriga.

2.2.1 Massiivsed tähed

Väga suure massiga tähed, mille mass on rohkem kui üheksa päikese massi, paisuvad heeliumi põletamisfaasil, et moodustada punased ülihiiud. Kui tuuma heelium on ammendunud, võivad nad jätkata nende elementide sünteesi, mis on raskemad kui heelium.
Tuuma surutakse kokku, kuni temperatuur ja rõhk on piisavad, et algaks süsiniku põlemine. See protsess jätkub, järgmistes faasides kasutades kütuseks neooni , hapnikku ja räni. Tähe elu lõpu lähedal toimub tähes sibulasarnase kihistumisega kihtpõlemine. Igas kihis toimub erinev protsess erineva elemendiga, välimises vesinikuga; järgmine kiht heeliumiga jne.
Viimane faas toimub, kui massiivne täht hakkab tootma rauda. Kuna raua aatomid on ühed kõige tihedamalt ühendatud aatomid üldse, siis nende sünteesiprotsess ei tekitaks energiat – protsess hoopis neelaks energiat ning seetõttu tuumasüntees peatub. Suhteliselt vanades, väga massiivsetes tähtedes, koguneb tähe keskmes suur inertse raua tuum. Nendes tähtedes leiavad raskemad elemendid oma tee pinnani, moodustades objektid mida tuntakse kui Wolf -Rayet tähti (ülimalt massiivsed tähed, mis kaotavad pidevalt kiiresti massi ja on ekstreemselt kuumad), millel on tihe tähetuul, mis lõhub väliatmosfääri.

3 Tähtede liigid

3.1 Peajada tähed – noored tähed

Peajada faas on tähtede elus pikim faas. Siis põleb ta veel tavaliste kütuste ehk vesiniku pealt. 90% tähtedest on selles faasis.

• Kollane kääbus
  

Kollased kääbused on väikesed, peajada tähed. Kuigi neid on palju, on nende suurus 40%-100% Päikese omast, mis teeb Päikesest nende seas ühe suurema.

• Punane kääbus
  

Punased kääbused on väikesed, jahedad, väga tuhmid peajada tähed. Punased kääbused on kõige tavalisemad tähed.

3.2 Hiid, ülihiid ja hüperhiid – vanad, suured tähed

• Punane hiid
  

Punane hiid on suhteliselt vana täht, mille diameeter on umbes 100 korda suurem, kui ta oli algselt, ja on selle põhjusega läinud külmemaks (pind suurenes, algse suurusega oleks temperatuur tõusnud). Nad on tihti värvi poolest oranžid.

• Sinine hiid
  

Sinine hiid on hiiglaslik , väga kuum, sinine täht. Nad esinevad peajada järgses faasis. Sinist värvi tähed on kõige heledamad ja kuumemad.

• Superhiid
  

Superhiid on suuruselt teine meile teada täheliik. Need tähed on haruldased . Kui superhiiud surevad, tekitavad nad supernoova ja muutuvad tavaliselt mustadeks aukudeks.

• Hüperhiid
  

Hüperhiid on suurim teadaolev täheliik. Suurim hüperhiid on UY Scuti, selle maht on ligi 5 miljardit korda Päikest suurem. Erinevalt superhiiust, tekitavad nemad hüpernoova.

3.3 Tuhmid, põhimõtteliselt surnud tähed

• Valge kääbus
  

Valge kääbus on väike, väga tihe ja kuum täht, mis on suurel osal tehtud süsinikust. Need tuhmid tähed on jäänused punasest hiidtähest. Nende radioaktiivtuumad on tühjenenud. Nad on umbes maa suurused (aga väga palju raskemad). Lõpuks nad kaotavad oma soojuse ja muutuvad külmadeks, tumedateks mustadeks kääbusteks. Ka meie päike muutub kunagi valgeks kääbuseks ning siis mustaks kääbuseks.

• Pruun kääbus
  

Pruun kääbus on „täht“, mille mass on liiga väike, et ta tuumas toimuks tuumareaktsioon (temperatuur ja rõhk pole piisav). Pruunid kääbused pole väga suured, nad on umbes Jupiteri suurused.

• Neutrontäht
  

Neutrontäht on väga väike ja supertihe täht, mis koosneb põhiliselt tihedalt pakitud neutronitest . Tal on õhuke vesiniku atmosfäär . Ta diameeter on umbes 5-16 km.

• Pulsar
  

Pulsar on ülikiiresti keerlev neutrontäht, mis kiirgab pulssides elektromagnetlaineid. Pulsar käitub nagu tuletorn, laineid saab jälgida vaid siis, kui need on suunatud vaatleja poole.

3.4 Muud tähed

• Prototäht
  

Prototäht on tähe arenemistsükli esimene faas, kus ta pole veel jõudnud areneda peajada täheks.

• T Tauri täht
  

Seegi on osa tähe elust, mil ta pole veel jõudnud muutuda peajada täheks. Tema tuumas pole piisavalt rõhku, et tekiks gaaside põlemise reaktsioon .

• Muutlikud Tähed
  

Mitte nagu teised tähed, millel on pidev heledus, kipuvad need tähed seda muutma .

• Kaksiktäht
  

See on süsteem, mis koosneb kahest tähest, mis keerlevad ümber sama gravitatsioonipunkti.

• Tsefeiidid - muutlikud tähed
  

Need on muutlikud tähed, mis ainult ei muutu heleduses, vaid ka suuruses. See juhtub sellepärast, et suuruse muutudes muutub ka heledus. Tsefeiidide eripära on see, et kui mõõta tema vilkumise kiirust, saab teada, kui kaugel ta asub.

• Mira tüüpi muutlikud tähed
  

Need tähed on tsefeiididele sarnased, aga ühe erinevusega. Nende muutumine võtab väga kaua aega, isegi kuid! Nad käivad ka punaste hiidude alla.

4 Päike

Päike asub Päikesesüsteemi keskel, kus ta on selgelt suurim taevakeha. Päikese mass on 99.8 protsenti kogu päikesesüsteemi massist ja tema diameeter umbes 109 Maa diameetrit – umbes miljon Maad mahuks tema sisse.
Päikese nähtav osa on umbes 5,500 kraadi, aga tuuma temperatuur rohkem kui 15 miljonit kraadi. Kui sa tahaksid Päikese energiat jäljendada, siis peaksid sa lõhkama 100 miljardit tonni dünamiiti igal sekundil, ütleb NASA . Pilt 3: Päike (valevärvides)
Päike on üks rohkem kui 100 miljardist tähest Linnutee Galaktikas. Ta on orbiidil umbes 25 tuhat valgusaastat galaktika tuumast, tehes ühe täistiiru umbes iga 250 miljoni aastaga. Päike on suhteliselt noor, ta on osa tähegeneratsioonist, mis on tuntud kui Populatsioon I (ingl Population I), mille tähed on suhteliselt rikkad elementidest, mis on raskemad kui heelium. Vanem generatsioon nimega Populatsioon II ja Populatsioon III võis eksisteerida, kuigi ühtegi tähte sellest generatsioonist veel ei ole leitud.

4.1 Tekkimine ja areng

Päike sündis umbes 4,6 miljardit aastat tagasi. Paljud teadlased arvavad , et Päike ja teised Päikesüsteemi osad moodustusid hiiglaslikust, pöörlevast tolmust ja gaasist koosnevast pilvest (tuntud kui Päikese udukogu). Kui udukogu pöörlemine muutus erinevate tegurite mõjul kiiremaks, moodustus sellest pöörlev ketas ning selle keskele kuum prototäht.
Päikesel on piisavalt radioaktiivset materjali, et jääda peaaegu selliseks , nagu ta praegu on veel 5 miljardiks aastaks. Pärast seda hakkab ta paisuma, et moodustada punane hiid. Lõpuks purustab ta oma välimised kihid ja järele jäänud tuum kukub kokku, et moodustada valge kääbus. Aja jooksul see tuhmistub, et minna oma viimasesse faasi musta kääbusena, kus ta muutub jahedaks.

4.2 Päikeseplekid ja -tsüklid

Päikeseplekid on suhteliselt jahedad, tumedad laigud Päikese pinnal, mis on tihti ringisarnased. Nad tekivad sinna, kus magnetilise välja joonte tihedad kimbud ulatuvad Päikese sisemusest läbi pinna.
Päikeseplekkide arv sõltub Päikese magnetilisest aktiivsusest. Muutus nende arvus, ehk miinimumist (0) kuni maksimumini (umbes 250 päikeselaiku) ja jälle tagasi, on tuntud kui Päikese tsükkel ja tavaliselt kestab umbes 11 aastat. Tsükli lõpus vahetab magnetiline väli pidevalt oma pooluseid.
Pilt 4 : Päikese skeem

tuum

kiirguslik ala

konvektiivne ala

fotosfäär

kromosfäär

kroon

päikeseplekk

graanulid

protuberants

Kokkuvõte

Ma loodan, et see referaat aitab taevaruumi paremini mõista , kuigi see võib tunduda päris keeruline. Sain ka ise teada palju uut ja huvitavat tähtedest ja päikesest. Näiteks tean nüüd, et täht ei olegi alguses nii suur, kui on praegu Päike.
Soovin, et keegi kasutaks seda referaati teadmiste allikana ja õpiks siit midagi. Seda polnud liiga raske teha, võib-olla teen järgmise referaadi mõnest muust kosmosega seotud asjast . Mulle isiklikult teema meeldis.
Kokkuvõttes on tähed taevakehad, mis tekitavad energiat läbi tuumareaktsiooni ja mille elu pole igavene . Nii nagu pole igavene ka inimkonna elu Maal. Samuti on neid väga palju erinevaid ning nad on ülimalt kuumad.

Viited

http://thevictoryreport.org/tag/300-times-the-size-of-our-sun-discovered/ (pilt 1)
http://en.wikipedia.org/wiki/Yellow_hypergiant (jutt)
http://et.wikipedia.org/wiki/T%C3%A4ht_(astronoomia) (jutt)
http://en.wikipedia.org/wiki/Star (jutt)
http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Stars_by_luminosity_class (jutt)
http://et.wikipedia.org/wiki/Protot%C3%A4ht (jutt)
http://et.wikipedia.org/wiki/T%C3%A4heareng (jutt)
http://en.wikipedia.org/wiki/Red_giant (pilt 2)
http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/stars/startypes.shtml (jutt)
http://www.universetoday.com/24299/types-of-stars/ (jutt)
http://et.wikipedia.org/wiki/P%C3%A4ike (pilt 3)
http://www.space.com/58-the-sun-formation-facts-and-characteristics.html (jutt)
http://en.wikipedia.org/wiki/Sun (pilt 4)