Tähed ja nende erinevad liigid (0)

Saku Gümnaasium
TÄHED JA NENDE ERINEVAD LIIGID
Referaat füüsika astronoomiakursuses
Koostaja : Kristo Veertee
9a klass
Saku 2010

Sisukord

Sisukord 2
Sissejuhatus 3
1. tähed 4
2. Tähtede tekkimine 5
3. Tähtede elukäik 6
Kokkuvõte 11
Kasutatud materjalide loetelu 12

Sissejuhatus

Uurimustöö teemaks on Tähed ja nende erinevad liigid. See on minu jaoks huvitav teema, sest ma ei tea sellest valdkonnast eriti midagi ei ole ka seda kunagi varem uurinud. Referaadis püüan leida vastust küsimustele kuidas tähed tekivad, kuidas toimub nende elukäik ja mis neid üksteisest eristab. Minu eesmärk on leida tähtede erinevaid liike ja neid kirjeldada. Eesmärgi saavutamiseks uurin vastavat kirjandust, analüüsin seda ja püüan teha sellest järeldused. Analüüsitava materjalina kasutan vastavat kirjandust ja internetti. Uurimustöö algab tähtede sünniga, läheb edasi nende elukäiguga ja lõpuga.

tähed

Täht on astronoomias ise valgust kiirgav plasmast koosnev taevakeha , mille kiirgusenergia pärineb tema sisemuses aset leidvast tuumasünteesist. Tähtede hulka arvatakse ka tuumasünteesi lõpetanud taevakehad (näiteks valged kääbused ja neutrontähed), mis kiirgavad jääksoojuse arvel.(3) Tähed paistavad maa pealt vaadates väikeste punktidena, tegelikult on nad meie lähima tähe päikese sarnased tohutu suured hõõguvad gaasikerad, mis paiknevad maailmaruumi sügavuses.(2)
Enamik tähti paikneb ribas, mis algab nõrkadest punastest tähtedest ja ulatub diametraalselt üle kogu diagrammi heledate sinakate tähtedena, seda riba nimetatakse peajadaks ja näiteks päike paikneb enam- vähem peajada keskel. Tähtede läbimõõt kasvab diagrammi vasakust alumisest nurgast parempoolse ülemise nurga suunas. Diagrammi alumises allnurgas paiknevad kõige nõrgemad ja väiksemad kääbustähed. Peajadast kõrgemal paiknevad hiidtähed – mida paremal ja kõrgemal, seda suuremad. Diagrammi ülemisest parempoolsest nurgast leiame ülihiiud – nende läbimõõt võib olla päikese läbimõõdust tuhandeid kordu suurem.(6)
Joonis 1 Peajada diagramm

Tähtede tekkimine

Kosmost täidab tähtedevaheline aine, mis koosneb gaaside ja tolmu segust . Tähtedevaheline aine võib tiheneda, nii et moodustuvad gaasi- ja tolmupilved, mida nimetatakse udukogudeks. Ühe udukogu ainest võib jätkuda kümnete tuhandete tähtede tekkeks. Tähtede sündimise protsess algab tumedate tompude ehk gloobulite moodustamisega udukogus. Need tihenevad, kuni varisevad kokku omaenda gravitatsioonijõu tõttu ja nii sünnivadki uued tähed nn prototähed. Prototäht jätkab kokkutõmbumist, kuni kuumus ja rõhk on nii suured, et algab termotuumareaktsioon .(1)

Prototäht

Sündivas tähes võitleb 2 vastassuunalist jõudu. Raskusjõud püüab prototähte jätkuvalt kokku suruda, gaasiosakeste soojusliikumisel tekkiv rõhk aga üritab tähte paisutada. Kokkukukkuva pilve osakeste energia muundub pidevalt soojuseks ja temperatuur tõuseb. Üha suurenev kuumus lagundab tolmuosakese, lõhub molekulid ja kihutab elektronid aatomitest välja. Lõpuks koosneb tekkiv täht peaaegu ainult paljastest aatomituumadest ja elektronidest. Temperatuur prototähe keskmes üha tõuseb. Umbes 4 miljoni kraadi juures algavad tuumareaktsioonid ja sest peale saab täht kogu oma energia nendest reaktsioonidest.(6) Termotuumareaktsioon algab siis, kui prototähe südamik on nii kuum, et vesiniku aatomituumad liituvad heeliumiks . Sellest hetkest on prototäht muutunud nooreks täheks. Prototähe staadium on ainult pisike murdosa tähe elueast. Küpsesse olekusse jõudnult püsivad tähed stabiilsena suurema osa elust.(1)

Tähtede elukäik

Kogu universumis tekib kogu aeg uusi tähti juurde ja sureb vanu. Tähed sünnivad üle terve maailmaruumi hajunud gaasi- ja tolmupilvedes. Päikese-suurused tähed säravad taevas umbes 10 miljardit aastat. Väga suured tähed (100 korda suurema massiga kui päike ) säravad eelmistest heledamalt, kuid nende eluiga on palju lühem - ainult 10 miljonit aastat.(2)
Enamus oma elust veedavad tähed normaalse peajadatähena, mille tuumas põleb vesinikheeliumiks. Vanadusest paisuvad kõik tähed punaseks hiiuks . Pärast hiiu staadiumi läbimist suure massiga tähed plahvatavad supernoovana, väikesed aga tõmbuvad kokku väikseks kääbuseks.(6)

Tavalised tähed

Peajadatähed ongi tavalised parimas meheeas olevad tähed, mille tuumajaamad töötavad täisvõimsusel. Osa neist on võrdlemisi noored, osa vanad, kuid neis kõigis on veel piisavalt kütust – vesinikku. Peajada tähed erinevad üksteisest massi poolest. Kõige väiksemate tähtede mass on pisut alla kümnendiku päikese massist. Väikesed tähed on suhteliselt madala temperatuuriga, punased ja haruldaselt pikaealised, sest nad põletavad oma kütust väga säästlikult. Suurimad tähed on päikesest üle 50 korra suurema massiga. Kõrge temperatuuri tõttu on nad valged ja nendes vabaneb võimas kiirgus. See aga tähendab, et nad põletavad oma kütusevaru kiiresti läbi ja nende eluiga on lühike.(6)

Hiiud

Hiidtähed on suure absoluutse heledusega ja suurte mõõtmetega tähed.(5) Suuri tähti nimetatakse hiidudeks ja kõige suuremaid ülihiidudeks. Hiidude läbimõõt on sadu, ülihiidudel tuhandeid kordi suurem kui Päikese läbimõõt. Hiidtähed on väga hõredad. Kui tavaliste tähtede tihedus on saamas suurusjärgus vee tihedusega, siis hiidude tihedus on sellest rohkem kui miljon korda väiksem. Hiidude väliskihid koosnevad gaasist, mis on hõredam kui õhk.(6)
Sinine ülihiid
Kõige massiivsemad ja heledamad taevatähed on sinised ülihiiud, nende mass on ligikaudu kümme korda suurem päikese omast. Siniseid ülihiide esineb umbes üks tuhande tähe kohta. Suured ja heledad ülihiiud torkavad öötaevas silma. Ülihiiu sinakas valge värvus ja harukordne heledus tulenevad ülikõrgest pinnatemperatuurist, aga nende sära on tähemaailma mõõdupuu järgi üürike. Ta põletab oma gaase pöörase kiirusega ja elab tõenäoliselt 10 miljonit aastat, samal ajal kui päikese tõenäoline eluiga on 10 miljardit aastat. Kui sinine ülihiid on oma tuumakütuse ära kulutanud, järgneb uhke lõpp supernoovana. Südamik teeb kollapsi ja väliskihid varisevad selle peale, vabastades nii palju energiat, et täht plahvatab. Südamikust saab see järel kas must auk või neutrontäht.(1)
Punane hiid
Kui päikesesarnase tähe vesinik hakkab lõppema, paisub ta ning muutub suuremaks ja külmemaks. Sellist tähte nimetatakse punaseks hiiuks. (2) Oma pika ja stabiilse küpsusperioodi kestel tekitavad tähed kiirgust termituumareaktsiooni abil, sest nende tekitatud kuumus tähe südamikus muudab vesiniku heeliumiks. Kui see vesinik saab otsa muutub täht punaseks hiiuks. Sellest hetkest tõmbub südamik kokku, kuid täht ise paisub ja põletab oma atmosfäärikihi vesinikku. Sedamööda, kuidas punane hiid kasvab, jahtub tema pind, ent südamik jätkab kokkutõmbumist ja kuumenemist. Kui südamiku suurus on vaid kümnendik endisest, tõuseb selle temperatuur nii kõrgele, et põletab heeliumi ja toimub iseeneslik kollaps ja need plahvatavad., tekitades supernoova . (1)
Punane ülihiid
Enne suremist ehk kustumist mõned tähed paisuvad, muutudes tohutu suurteks külmadeks tähtedeks, mida nimetatakse punasteks ülihiidudeks. Nende läbimõõt on Päikese omast umbes 1000 korda suurem. Punane ülihiid koosneb paljudest termotuumareaktsioonides tekkinud ainetest. Lõpuks põleb kõik rauaks ja täht kustub.(2)

Kääbused

Kääbustähed on väiksemõõtmelised ja väikese absoluutse heledusega tähed. Eristatakse valgeid, kollaseid, punaseid ja pruune kääbustähti.(5). Alguses on valged kääbused kohutavalt kuumad. Aegamööda nad siiski jahtuvad, nende valgus muutub üha punasemaks, siis pruuniks. Lõpuks saavad neist mustad kääbustähed.(6)
Valge kääbus
Väikese või keskmise massiga tähed, nagu meie päike lõpetavad valgete kääbustena. (1) Päike tõmbub siis kokku umbes maakera suuruseks ja tema pinnatemperatuur saab olema praegusest mitu korda kõrgem. Väga kuumad taevakehad näivad valged. (6) Tüüpilise valge kääbuse mass on 60% Päikese massist, kuid mõõtmed on vaid veidi suuremad Maa omadest . Suurema osa valgete kääbuste massid jäävad vahemikku 0,5...0,7 Päikese massi, kuid väike osa valgeid kääbuseid on massiga kuni 1,4 Päikese massi. (3) Valgete kääbuste tihedus on palju suurem tavaliste tähtede omast. See on miljoneid kordi suurem vee tihedusest. Täringusuurune tükk valget kääbust võib kaaluda mitmeid tonne .  Väikese mõõdu tõttu ei paista valged kääbused kuigi kaugele.(4) Aja jooksul kiirgavad valged kääbused oma järelejäänud energia välja ja muutuvad järjest jahedamaks ning hämaramaks. (1)
Pruun kääbus
Pruunid kääbused on nurjunud tähed. Arvatakse et pruunid kääbused võivad olla meie Galaktika tavalisimad tähed. Nad on jahedad ja tumedad ja nende heledus on tuhat korda väiksem kui meie päiksel. Sama protsess, millest tekivad normaalsed tähed, moodustub ka pruune kääbuseid. Aga nende puhul pole piisanud gaasi vajaliku tähemassi saavutamiseks ja nad ei suuda käivitada vesiniku termotuumareaktsiooni . Ent oma algperioodil suudavad pruunid kääbused tekitada energiat, põletades deuteeriumi. Kui see gaas mõnekümne miljoni aasta pärast lõppeb, võimaldab vabanenud gravitatsioonienergia pruunidel tähtedel edasi helendada, samal ajal kui nad aegamööda kokku tõmbuvad.(1)
Punane kääbus
Suurem osa meie galaktika, linnutee tähti on punased kääbused. Punaste kääbustähtede mass võib olla vähem kui kümnendik meie Päikese omast.(1)

Neutrontähed

 Neutrontähed on tähtede seas kõige väiksemad. Nende mass on umbes sama suur kui päikese oma aga läbimõõt on ainult 16 km.(2) Neutrontähe tihedus on valge kääbuse tihedusest veel miljoneid kordi suurem. Neutrontähes on aatomidki lõhutud: elektronid on surutud prootonitesse, mille tagajärjel on viimased muutunud neutroniteks. Täheaine on kui neutronipuder. Neutrontähtedel on omadusi, mis tavalistel tähtedel puuduvad. Neil on erakordselt tugev magnetväli ja tohu pöörlemiskiirus - nad võivad teha tuhat pööret sekundis.(6)

Supernoova

Supernoova on termotuumareaktsioonide tagajärjel evolutsiooni katastroofilisse faasi jõudnud täht, mis ootamatult süttib üliheledana, nn. uue tähena – noovana.(5) Supernoova on ülisuur valguspurse, kuid see ei tähista mitte algust, vaid elutsükli lõppu jõudnud tähe plahvatuskataklüsmi. On kaht tüüpi supernoovasid. Üks kujutab endast valget kääbust kaksiksüsteemis suurema tähega. Valge kääbus tõmbab naabertähe ainet endasse. Kui valge täht ei suuda ennast enam tasakaalustada, siis toimub kollaps, mis kutsub esile termotuumaplahvatuse ehk supernoova. Enamik supernoovasid on massiivsed tähed mis on tarbinud kogu kättesaadava kütuse, nende südamik vajub kokku, see tiheneb ja kuumeneb, kuni on piisavalt kuum, et muundada hapnikku ja süsinikku termotuumareaktsiooni abil raskemateks elementideks. Lõpuks on südamik rauast ja variseb oma tohutu massi tõttu ligikaudu sekundijooksul kokku. Kui plahvatus on möödas, muutub südamik olenevalt massist neutrontäheks või mustaks auguks.(1)

Must auk

Must auk on ülisuure gravitatsioonipotentsiaaliga ülikompaktne taevakeha, mida ümbritsevast pinnast ükski osake välja ei pääse.(5) Enamik musti auke moodustub siis, kui massiivsel tähel lõppeb tuumakütus ja ta plahvatab supernoovana.(1) Mustal augul ei ole magnetvälja ja keegi ei oska öelda, millest ta koosneb. Pole mingit võimalust musta augu sisemusest midagi teada saada. Väljaspool on vaid tunda musta augu tohutu raskusjõud ja pöörlemine.(6)
Üldiselt tähed lõpetavadki oma elukäigu väikeste „kokkusurutud“ moodustistena, valgete kääbustena, neutrontähtede või mustade aukudena. Viimastesse kätketud osa täheainest jääbki sinna igavesti vangi. Enne seda paiskavad tähed suurema osa oma ainest laiali ( raskemad plahvatavad supernoovadena) ja see saab tooraineks uutele tähtedele. Seegi aine, millest me koosneme, tekkis millalgi väga ammu kusagil tähe sisemuses.(7)

Kokkuvõte

Referaati teha oli väga huvitav, uurides erinevaid raamatuid, sain oma püstitatud küsimustele igati ammendavad vastused ja olen nüüd selles teemas palju targem.
Uurimustöö tulemusena jõudsin järeldusele, et tähed sünnivad suurtes tolmuosakestest ja gaasilisest vesinikust koosnevates pilvedes , mida nimetatakse udukogudeks. Raskusjõud tõmbab udukogu osakesi kokku tompudeks, mis omakorda tõmbuvad veel kokku, hakkavad kiiresti pöörlema ja jagunevad lõpuks mitmesajaks väikesiks osakeseks, millest igaühest saab lõpuks täht. Tähe saatuse otsustab see, kui suur on temas sisalduv ainemass ja kui kuumalt ja heledalt see põleb. Mida kuumemalt põleb, seda lühem on eluiga. Tähed sünnivad prototähena, küpseks saades püsivad tähed suurema osa oma elust. Kui vesinik saab tähe sisemuses otsa, tõmbub suure massiga tähe südamik kokku, täht paisub ja muutub punaseks hiidtäheks ja lõpetab supernoova plahvatusega. Suure massiga tähed plahvatavad ja moodustavad musta augu, väiksema südamikuga tähed muutuvad neutrontähtedeks. Tagasihoidlikud tähed, nagu ka päike, ei kuumene nii palju, et võiksid plahvatada. Nendest vabanev gaas ja tolm moodustavad planetaarudu, mis lõpuks hajub, südamik tõmbub kokku valgeks kääbustäheks, mis aja jooksul kulutab ära allesjäänud energia ja muutub nähtamatuks.

Kasutatud materjalide loetelu

BAUMANN , HOPKINS, NOLETTI, SOLURI Mis on maailmaruumis Sinisukk 2005

DORLING KINDERSLEYK Illustreeritud laste entsüklopeedia Avita 1997

Vikipeedia - http://et.wikipedia.org/wiki/T%C3%A4ht_%28astronoomia%29

Tähistaeva tähed - http://tahistaeva.pri.ee/universium/tahed.ht m

Väike entsüklopeedia 2001

HEIKI OJA Põhjanael, retk tähtede maailma Valgus 2001

ENN PÄRTEL, JAAK LÕHMUS Füüsika 9. Klassile Koolibri 2000
12