Globaalfüüsika - Kosmos

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

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) –> 25000 pc

14. Tähtede liikumine

15. Tähtede heledused • Näivad tähesuurused: m (erinevus 5 vastab 100 kordsele erinevusele heleduses). m -> 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.

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.

20. Soojuskiirguse omadused Soojustasakaal on statistiline tasakaal, kus süsteemi omaduste jaotumine ei muutu ajas või muutub aeglaselt. Soojuskiirguse intensiivsus lainepikkuste järgi on antud Planck’i seadusega: Bl (T) = 2 h c2 l-5 [exp ( hc /lkT) - 1 ]-1 Piirjuhud: • l>> hc /kT : Rayleigh’i - Jeansi valem: Bl(T) =ATl-4 . • l<< hc /kT : Wien’i valem: Bl(T)=C1 l-5exp (-C2 /lT).

21. Wien’i nihkeseadus Maksimaalne kiirguse lainepikkus nihkub temperatuuri muutumisel: lmax T = 0.0029 m K . T=3600 K, lmax= 805 nm T=5800 K, lmax= 500 nm T=13000 K, lmax= 223 nm

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

26. Tähespektrite klassifikatsioon

27. Tähtede keemiline koostis 90% vesinik ja 9% heelium 1% raskemad elemendid.

28. Tähtede mõõtmed Stefan-Boltzmanseadus:kiiratud energiatihedus F= sT4, kus s on kiirguskonstant. Tähtede heledus: L = 4 p sR2 T4 ~ R2 x T4 Ülihiiud: > 100 R0 Hiiud: 10 – 100 R0 Normaalsed: 1 - 10 R0 Kääbused: < 1R0

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

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 -> 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.

48. Erinevad staadiumid peale peajada