Pääsarja

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli käsittelee tähtitieteellistä pääsarja-käsitettä. Urheilutermistä kertoo artikkeli Pääsarja (urheilu).
Pääsarja ulottuu tähtien väri-kirkkauskaaviossa eli HR-kaaviossa kuumista, kirkkaista sinisistä tähdistä kylmiin, punaisin ja himmeisiin tähtiin

Pääsarja (engl. Main sequence MS) on H-R-kaaviossa kohta, missä suurin osa tähdistä on. Pääsarja on pitkäaikaisin vakaa vaihe tähden kehityksessä. Synnyttyään tähti asettuu pääsarjaan tasapainotilaan.

Pääsarjan tähdet ulottuvat kirkkaasta sinisestä himmeään punaiseen. Aurinko on keltainen, keskimääräisen kirkas, keski-ikäinen pääsarjan tähti, joka kuuluu spektriluokkaan G2 ja jonka absoluuttinen kirkkaus on 4,8. Aurinko muuttuu pääsarjavaiheen jälkeen punaiseksi jättiläiseksi ja nielaisee Maan joskus viiden miljardin vuoden kuluttua. Sitä ennen Auringosta tulee keltainen alijättiläinen, jonka säteily riittää tuhoamaan elämän maan pinnalta.

Kirkkaat, kuumat siniset pääsarjan tähdet ovat suhteellisen lyhyikäisiä, säästöliekillä vetyä polttavat himmeät pääsarjan tähdet pitkäikäisiä.

Pääsarjaa merkitään spektriluokituksessa roomalaisella numerolla V, esimerkiksi Aurinko on G2V. Joissain yhteyksissä pääsarjan tähtiä sanotaan hieman hämääväksi kääpiötähdiksi. Himmeimmille pääsarjan tähdille, M-spektriluokan punaisille kääpiöille, tämä nimitys onkin osuva. Auringon spektriluokka on erään merkintätavan mukaan dG2, missä d = dwarf eli kääpiö. Kirkkaita pääsarjan tähtiä merkitään esimerkiksi G0Va, himmeämpiä G0Vb.

Pääsarjan tähdet kirkkauden ja värin mukaan[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuumat, siniset pääsarjan tähdet ovat suurempia ja kirkkaampia kuin kylmemmät ja punaisemmat.

Suurin osa tähdistä kuuluu pääsarjaan. Näitä ovat esimerkiksi Aurinko, Tau Tauri ja Proxima Centauri. Kuumat, siniset pääsarjan tähdet ovat suuria ja kirkkaita, ja myös lyhytikäisiä. Punaiset kääpiöt ovat himmeitä pääsarjan tähtiä, jotka ovat sinisiä viileämpiä. Ruskeat kääpiöt ovat vielä punaisia kääpiöitä himmeämpi.

Yleensä tähdet luokitellaan spektriluokan mukaan ryhmiin. Pääsarjan arvioinnin pohjana voi olla myös väri-indeksi joka on positiivinen valkoisesta keltaiseen päin ja negatiivinen siniseen päin. Luminositeetti on sama kuin tähden kirkkaus kaikilla aaltoalueilla, myös esimerkiksi näkymättömässä infrapunassa ja ultravioletissa. Aurinkoa kuumemmat tähdet säteilevät energiaa huomattavasti enemmän ultravioletti- ja röntgenalueella, ja aurinkoa kylmemmät infrapuna-alueella. Todelliset arvot voivat vaihdella jonkin spektriluokan tähdelle 20-30 %:n rajoissa.

Spektriluokka[1] Pintalämpötila
Kelviniä
Säde
auringon säde=1
Massa
auringon massa=1
Absoluuttinen
näennäinen kirkkaus MV
Kokonaissäteilyteho
eli bolometrinen luminositeetti,
Auringon = 1
Elokelpoisen
vyöhykkeen säde AU
Elinikä
miljoonaa vuotta
Osuus
kaikista tähdistä
O3 53 000K 15 120 -6,0 1 400 000 1200 2 0,00001 %
O5 45 000K 12 60 -5,7 790 000 890 3
O8 35 000K 8,5 23 -4,9 170 000 410 6
B0 30 000K 7,4 17 -4,0 50 000 220 9 0,1 %
B3 19 000K 4,8 7,6 -1,6 1900 44 30
B5 15 000K 3,9 5,9 -1,2 830 29 50
B8 12 000K 3,0 3,8 -0,2 180 13 150
A0 9 500K 2,4 2,9 +0,6 54 7,3 300 0,7 %
A5 8 200K 1,7 2,0 +1,9 14 3,7 1 000
F0 7 200K 1,5 1,6 +2,7 6,5 2,5 1 900 2 %
F5 6 400K 1,3 1,3 +3,5 3,2 1,8 3 200
G0 6 000K 1.1 1.05 +4.4 1.5 1.2 8 000 3.5%
G2 5 800K 1.0 1.00 +4.8 1.0 1.0 10 000
G5 5 700K 0.92 0.92 +5.1 0.79 0.89 12 000
K0 5 200K 0.85 0.79 +5.9 0.42 0.65 22 000 8%
K5 4 300K 0.72 0.67 +7.4 0.15 0.39 45 000
M0 3 800K 0.60 0.51 +8.8 0.08 0.28 68 000 80%
M5 3 200K 0.27 0.21 +12.3 0.011 0.10 200 000
M8 2 600K 0.15 0.06 +16.0 0.001 0.03 700 000
Pääsarja, toinen taulukko[2]
Spektriluokka Pintalämpötila K Mbol Kokonaissäteilyntuotto Aurinkoa L Zams Aurinkoa Valovoima Aurinkoa Massa Aurinkoa Säde Aurinkoa Maata vastaava rata AU:na Elinikä miljardia vuotta
04 48000 -10.24 990000.00 980000.00 1.75E4 90.000 14.400 995.00 .002
05 44500 -9.99 790000.00 560000.00 1.46E4 60.000 15.000 889.00 .004
06 41000 -9.31 420000.00 238000.00 1.20E4 37.000 12.900 648.00 .005
07 38000 -8.79 260000.00 140000.00 9350.00 30.000 11.800 510.00 .006
08 35800 -8.33 170000.00 84500.00 6960.00 23.000 10.800 412.00 .008
09 33000 -7.72 97000.00 62700.00 4820.00 23.300 9.560 311.00 .009
B0 30000 -7.04 52000.00 40800.00 3020.00 17.500 8.470 228.00 .010
B1 25400 -5.76 16000.00 18800.00 1420.00 14.200 6.560 126.00 .013
B2 22000 -4.64 5700.00 9720.00 698.00 10.900 5.220 75.50 .020
B3 18700 -3.45 1900.00 3150.00 339.00 7.600 4.170 43.60 .043
B5 15400 -2.55 830.00 1500.00 231.00 5.900 4.060 28.80 .066
B6 14000 -2.00 500.00 823.00 175.00 5.200 3.810 22.40 .075
B7 13000 -1.51 320.00 496.00 133.00 4.500 3.540 17.90 .198
B8 11900 -.89 180.00 308.00 91.90 3.800 3.170 13.40 .367
B9 10500 -.19 95.00 187.00 63.30 3.350 2.960 9.75 .475
A0 9520 .42 54.00 87.20 43.70 2.900 2.710 7.35 .583
A1 9230 .89 35.00 76.60 30.20 2.720 2.320 5.92 .627
A2 8970 1.21 26.00 66.10 23.10 2.540 2.120 5.10 .670
A3 8720 1.44 21.00 55.60 19.20 2.360 2.010 4.58 .713
A5 8200 1.88 14.00 34.60 13.00 2.000 1.860 3.74 .800
A7 7850 2.20 10.50 25.30 10.00 1.840 1.760 3.24 1.120
A8 7580 2.41 8.60 20.60 8.37 1.760 1.710 2.93 1.280
F0 7200 2.72 6.50 11.20 6.38 1.600 1.640 2.55 1.600
F2 6890 3.17 4.30 6.57 4.14 1.520 1.460 2.07 1.760
F5 6440 3.49 3.20 4.47 3.00 1.400 1.440 1.79 3.440
F8 6200 3.94 2.10 2.51 1.93 1.190 1.260 1.45 6.880
G0 6030 4.31 1.50 1.21 1.36 1.050 1.130 1.22 9.180
G2 5860 4.65 1.10 .74 .97 .998 1.020 1.05 10.100
G5 5770 5.01 .79 .63 .69 .920 .893 .89 14.000
G8 5570 5.20 .66 .51 .56 .842 .875 .81 17.900
K0 5250 5.69 .42 .45 .34 .790 .786 .65 21.100
K1 5080 5.83 .37 .41 .28 .766 .788 .61 long
K2 4900 6,09 .29 .38 .21 .742 .750 .54
K3 4730 6.21 .26 .34 .18 .718 .762 .51
K4 4590 6.55 .19 .31 .12 .694 .692 .43 very
K5 4350 6.81 .15 .27 82.4E-3 .670 .684 .39 long
K7 4060 7.25 .10 .19 42.1E-3 .606 .641 .32
M0 3850 7.53 77.00E-3 52.00E-3 23.0E-3 .510 .626 .28
M1 3720 7.79 61.00E-3 38.80E-3 14.6E-3 .445 .597 .25
M2 3580 8.12 45.00E-3 27.70E-3 8.42E-3 .400 .553 .21
M3 3470 8.36 36.00E-3 24.00E-3 5.30E-3 .350 .527 .19
M4 3370 9.05 19.00E-3 19.40E-3 2.26E-3 .300 .406 .13
M5 3240 9.65 11.00E-3 14.70E-3 .95E-3 .250 .334 .11
M6 3050 10.44 5.30E-3 10.70E-3 .29E-3 .207 .262 72.8E-3
M7 2940 10.92 3.40E-3 7.06E-3 .15E-3 .163 .226 58.3E-3
M8 2640 12.05 1.20E-3 2.67E-3 29.30E-6 .120 .166 35.0E-3
M9 2510 13.56 0.30E-3 .30E-3 1.16E-6 .100 .092 17.0E-3


Pääsarjan tähtien energiantuotannosta ja sisäisestä rakenteesta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurimassaiset pääsarjan tähdet ovat lyhytikäisä, koska ovat ytimeltään kuumia ja polttavat vetyä hyvin nopeasti. pienet tähdet polttavat vetyä äärimmäisen hitaasti ja elävät pitkään.

Auringon tyyppisessä alemman pääsarjan tähdessä lämpö kulkee ytimessä säteilyn avulla, ulompana konvektiolla kaasuvirtausten mukana, ja nämä tähdet tuottavat energiaa polttamalla vetyä protoni-protoni-ketjussa.

Hyvin pienimassaiset alle 0,08-0,25 Auringon massaiset punaiset kääpiöt ovat kokonaan konvektiivisia.

Ylemmän pääsarjan tähtien massa on yli 1,1 Auringon massaa. Näiden tähtien pääasialline energiantuotantomekanismi on vetyä hiilien, typen ja hapen avulla heliumiksi polttava hiilisykli, ja niiden ydin on konvektiivinen, vaippa radiatiivinen.

Pääsarjan tähden elinikä τrms.

\tau_{ms} \sim 10^{10} \cdot \left [ \frac{M_\bigodot}{M} \right ]^{2.5}\mbox{ vuotta}

Nollaiän pääsarja ZAMS[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nollaiän pääsarjalla (engl. Zero Age Main Sequence ZAMS) tarkoitetaan viivaa, jolla tähti on HR-kaaviossa asetuttuaan pääsarjaan. Tähdillä on taipumus hieman kirkastua elinikänsä aikana. Aurinko oli nollaiän pääsarjassa 70 % nykyistä himmeämpi. Jos Auringon metallipitoisuus olisi eri, sen ZAMS-kohta olisi eri kohdassa kuin sen nykyisellä kemiallisella koostumuksella. Alikääpiöt ovat hyvin metalliköyhiä pääsarjan tyyppisiä tähtiä. Tähden paikkaa pääsarjassa muuttavat myös sen pyöriminen, läheiset kaksoistähtikumppanit ja magneettikentät. Tähti voi tilapäisissä purkauksissa kirkastua pääsarjasta ulos.

Nollaiän pääsarjan absoluuttinen visuaalinen kirkkaus MV ja väri-indeksi B-V.

Absoluuttinen
näennäinen kirkkaus
MV
Väri-indeksi
B-V
2,10 -0,25
1,10 -0,20
0,30 -0,15
0,50 -0,10
1,10 -0,05
1,50 0,00
1,74 0,05
2,00 0,10
2,45 0,20
2,95 0,30
3,56 0,40
4,23 0,50

Pääsarja-taulukoita[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääsarjan tähden spektrityyppi-väri-indeksi ja lämpötila riippuvat toisitaan. Vastaavan spektriluokan jättiläistähdet ovat saman spektriluokan pääsarjan tähteä punaisempia eli niiden B-V on positiivinen.

Spektri, väri-indeksi B-V, lämpötila.

Spektri Väri-indeksi B-V Lämpötila K
B0 -0,30 26500 K
B5 -0,16 13800 K
A0 0,00 9850 K
A5 +0,14 8260 K
F0 +0,31 7030 K
F5 +0,43 6400 K
G0 +0,59 5900 K
G5 +0,66 5660 K
K0 +0,82 5240 K
K5 +1,15 4400 K
M0 +1,41 3750 K
M5 +1,61 3100 K

Log M on massan logaritmi. L on luminositeetti. Mbol on bolometrinen kirkkaus. MV on visuaalinen kirkkaus. R on tähden säde. U-B, B-V jne ovat väri-indeksejä. [3]

Spektriluokka Massa
Log (Massa/Maurinko)
Luminositeetti
Log (L/Laurinko)
Absoluuttinen
bolometrinen kirkkaus
Mbol
Absoluuttinen
visuaalinen kirkkaus
MV
Säteen logaritmi
Log (R/Raurinko)
Väri-indeksi
(U-B)
Väri-indeksi
(B-V)
Väri-indeksi
(V-R)
Väri-indeksi
(V-I)
O4 +1,8 +6,0 -10,2 -6,3 +1,3 ... ... ... ...
O5 +1,77 +5,4 -8,9 -5,6 +1,08 -1,15 -0,32 ... ...
O8 +1,36 +4,9 -7,6 -4,6 +0,93 -1,13 -0,31 ... ...
B0 +1,24 +4,4 -6,3 3,4 +0,86 -1,08 -0,30 ... ...
B3 +0,88 +3,7 -4,6 -2,2 +0,72 -0,71 -0,20 ... ...
B5 +0,77 +3,0 -2,9 -1,1 +0,58 -0,56 -0,16 ... ...
B8 +0,56 +2,3 -1,1 -0,2 +0,49 -0,34 -0,10 ... ...
A0 +0,46 +1,8 +0,3 +0,6 +0,38 -0,06 0,00 0,00 0,00
A2 +0,4 +1,6 +0,7 +1,1 +0,32 ... ... ... ...
A5 +0,30 +1,2 +1,8 +1,9 +0,23 0,11 0,15 ... ...
F0 +0,20 +0,8 +2,6 +2,7 +0,18 0,06 0,29 0,30 0,47
F5 +0,11 +0,6 +3,3 +3,4 +0,11 0,01 0,42 ... ...
G0 +0,02 +0,2 +4,2 +4,4 +0,04 0,05 0,58 0,52 0,93
G2 +0,0 +0,0 +4,7 +4,8 +0,00 0,13 0,65 0,41 0,75
G5 -0,04 -0,1 +4,9 +5,2 -0,04 0,20 0,69 ... ...
K0 -0,1 -0,4 +5,6 +5,9 -0,07 0,47 0,85 0,74 1,4
K5 -0,2 -0,8 +6,6 +7,5 -0,14 1,09 1,16 0,8 1,5
M0 -0,3 -1,6 +7,5 +8,8 -0,22 1,25 1,40 ... ...
M2 -0,4 -1,5 +8,4 +10,2 -0,3 ... ... ... ...
M4 -0,6 -2,0 +9,7 +12,2 -0,5 ... ... ... ...
M5 -0,8 -2,5 +10,9 +13,9 -0,56 1,22 1,61 ... 2,8
M6 -1,0 -2,9 +12,1 +15,5 -0,9 ... ... ... ...

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. The Classification of Stars Viitattu 3. toukokuuta 2007. (englanniksi)
  2. http://curriculum.calstatela.edu/courses/builders/lessons/less/les1/StarTablesA.html
  3. Galactic Astronomy by Mihalas & Binney; Ed. Freeman & Company

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]