Punainen kääpiö

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Taiteilijan näkemys Proxima Centaurista, joka on Aurinkoa lähin tähti ja punainen kääpiö.

Punainen kääpiö on himmeä punainen tähti, joka on Aurinkoa kevyempi, pienempi, viileämpi ja himmeämpi. Noin 4/5 Linnunradan tähdistä on punaisia kääpiöitä.[1] Tällöin punaiset kääpiöt ovat Linnunradan yleisin tähtityyppi, ja moni Auringon lähitähti on punainen kääpiö. Tunnettuja punaisia kääpiöitä ovat Proxima Centauri ja Barnardin tähti.

Punaisen kääpiön spektriluokka on M, lisämääre V. Punaisen kääpiön läpimitta on 10–50 % Auringon läpimitasta eli noin 140 000 – 695 000 km.lähde? Pieni punainen kääpiö on suunnilleen Jupiterin kokoinen. Viileytensä vuoksi punainen kääpiö säteilee runsaasti infrapunasäteilyä. Monissa punaisissa kääpiöissä tapahtuu voimakkaita purkauksia, flareja. Punaiset kääpiöt ovat pitkäikäisiä, koska ne viileytensä takia polttavat vetyä hitaasti. Eson vuoden 2012 alussa julkaiseman raportinlähde tarkemmin? mukaan punaisilla kääpiöillä on monesti elinkelpoisella vyöhykkeellä planeettoja. Punaisia kääpiöitä kevyemmät tähdet ovat ruskeita kääpiöitä.

Tietoja punaisista kääpiöistä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinko, pieni punainen kääpiö ja Jupiter kokovertailussa.

Yleensä punainen kääpiö kuuluu pääsarjaan. Koska se polttaa vetyä "säästöliekillä", sen keskustan lämpötila ei ole suuri ja se kestää pidempään. Vakaa pääsarjavaihe kestää kymmeniä miljardeja vuosia[2] ja hiipuu vähitellen valkoiseksi kääpiöksi. Jos punaisen kääpiön massa on alle 0,26 Auringon massaa, siitä ei tule punaista jättiläistä kuten Auringosta. Nuoressa punaisessa kääpiössä tapahtuu erittäin voimakkaita leimahduksia, flareja. Jos tähden massa on alle 0,08 Auringon massaa, se on ruskea kääpiö. Ne ovat punaisia kääpiöitä himmeämpiä tähtiä, joissa tavallinen vety ei pala, deuterium vain suhteellisen lyhyen aikaa.

Punaisia kääpiöitä on paljon, noin 75–90 % kaikista tähdistä, mutta vain harvoja niistä havaitaan. Hyvin suuri osa punaisen kääpiön säteilystä on silmille näkymätöntä infrapunasäteilyä. Punaiset kääpiöt tekee yleisiksi niiden oletettu suuri syntymismäärä kullakin kerralla ja niiden pitkä elinikä. Punaisissa kääpiöissä tapahtuu monesti suuria purkauksia, flareja. Ne voivat säteillä jopa 10 000 kertaa enemmän röntgensäteitä kuin vastaavat Auringon flaret. Punaiset kääpiöt eivät auringon tapaan kehity jättiläistähdiksi, vaan himmenevät pikkuhiljaa ”mustiksi kääpiöiksi”. Ultraviileä tähti on spektriluokan M7 ruskea kääpiö. Tunnettuja punaisia kääpiöitä ovat Barnardin tähti, kaksoistähti Kruger 60:n molemmat komponentit A ja B, Gliese 229 A, AU Microscopii ja Lalande 21185.

Elinkelpoisten planeettojen mahdollisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Taiteilijan näkemys punaisen kääpiön yli kulkevasta planeetasta.
Taiteilijan näkemys kuvitteellisen punaisen kääpiön planeetan pinnasta. Kuvassa näkyy taivaalla myös kaksoistähti, jota punainen kääpiö kiertää.

Elokelpoinen planeetta on planeetta, jonka pinnalla voi olla elämää. Tällaisella planeetalla on vettä ja kaasukehä, se ei ole liian kuuma, eikä liian kylmä. Jos planeetta pyörii hyvin hitaasti, sen yöt ovat hyvin kylmiä ja päivät kuumia. Jos jokin pieni kappale on hyvin lähellä isompaa kappaletta, isompi kappale hidastaa pyörimistä ja lopulta lukitsee kappaleen pyörimisen samaksi kuin pienen kappaleen kiertoaika. Esimerkiksi Kuun pyöriminen on lukkiutunut samaksi kuin sen kiertoaika siten, että kuu kääntää aina saman puolen maata kohti. Aurinko on lukinnut Merkuriuksen pyörimään tahdissa 2/3 (2/3 resonanssissa kiertoajan suhteen) hidastamalla vetovoimallaan pyörimistä. Tätä ilmiötä sanotaan vuorovesilukkiutumiseksi. Nyt on tiedossa että esimerkiksi aurinkoa huomattavasti himmeämmän Proxima Centaurin Maata vastaava etäisyys on 0,007 AU. Tästä päätellen tähti lukitsee sitä kiertävän planeetan nopeasti paikoilleen, vaikka Proximan massa on noin 12 % Auringon massasta.

Silloin planeetan päivänpuolella on Auringon alla kuumaa, ja koko yön puoli on kylmä. Lämpötila laskee planeetan valon ja varjon rajaa kohti mentäessä vyöhykkeittäin. Tällöin elämää voisi olla planeetan päivänpuolella, kapealla rengasmaisella vyöhykkeellä. On oletettu, että planeetan lukkiutuessa paikoilleen sen kaasukehä ja vesikin jäätyisivät pimeälle puolelle, tai osa niistä haihtuisi kuumalta päivänpuolelta avaruuteen.

Joshin vuonna 1997 tekemien tutkimusten mukaan planeetalla voisi olla nestemäistä vettä, jos sen hiilidioksidi-ilmakehän paine olisi 1–1,5 bar, ja kaasukehä voisi pysyä, jos paine olisi 30 mbar. Tällöin punaisen kääpiön elinkelpoisen vyöhykkeen planeetoilla voisi monissa tapauksissa olla kaasukehä, ja joissain tapauksissa vettäkin. Lähellä planeettaa kiertävä suuri kuu voisi murtaa vuorovesilukkiutumisen. Joshin mukaan kaasukehä siirtää tehokkaasti virtauksillaan lämpöä yöpuolelle jo 0.1 bar paineisena, jos siinä on vesihöyryä ja hiilidioksidia[3].

Punaisen kääpiön säteilystä tulee suurin osa infrapuna-alueella, kun Aurinko säteilee eniten keltaisella alueella, jonka alue aiheuttaa kasvien yhteyttämisen lehtivihreässä. Tämä saatta olla ongelmallista elämän kannalta, koska infrapunan energia on pienempi kuin näkyvän valon. Monet mikroskooppisen pienet eliöt tuottavat energiaa maan pinnalla kemosynteesissä mm. hajottamalla rikkiyhdisteitä, joten ne eivät ole riippuvaisia fotosynteesistä ja tämänkin mukaan elämä ainakin joillain punaisen kääpiön planeetan kohdilla saattaa olla mahdollista.

Proximassa ja monissa muissa punaisissa kääpiöissä tapahtuu voimakkaita flare-purkauksia, koska se on niin sanottu flare-tähti. Nämä purkaukset säteilevät tappavaa röntgensäteilyä. Mutta elämälle vaarallisen voimakkaita todella isoja flareja esiintyy vain suhteelisen nuorilla alle 1,2 miljardin vuoden ikäisillä punaisilla kääpiöillä. Vaikka flarejen voimakkaat tähtituulta puhaltavat koronapurkaukset saattavat kuoria pois suojaamattoman planeetan kaasukehän, jopa vuorovesilukkiutumisen tuottama hidas planeetan pyöriminen saattaa riittää tuottamaan planeetalle kyllin voimakkaan magneettikentän muuttamalla sen sisuksen sulan raudan virtauksia sopiviksi.

Punaisten kääpiöiden pilkkuisuus himmentää usein niiden valoa jopa 40% kuukausiksi kerrallaan eli paljon enemmän kuin Auringon pilkkuisuus, mikä aiheuttaa usein toistuvia talvia, jotka pahimmillaan jäädyttävät mahdollliset planeetan meret pysyvästi. Se usein esitetty väite, ettei punaisilla kääpiöillä voi olla planeettoja, on uusien tutkimusten mukaan väärä[4], koska punaisilta kääpiöiltä on löydetty jopa 10 Maan massaisia supermaapalloja. Tunnetuin planeettojen ympäröimä punainen kääpiö on Gliese 581.

Euroopan observatorion Eso:n tutkijat sanoivat maaliskuussa 2012, että 40%:lla punaisista kääpiöistä[5][6] saattaa olla elinkelpoinen planeetta[7]. Koska punaiset kääpiöt ovat hyvin yleisiä, tämä nostaisi elämälle sopivien planeettojen määrää huomasti verrattuna ajatukseen, jonka mukaan elinkalposia planeettoja olisi auringon tyyppisillä tähdillä.

Numerotietoja punaisista kääpiöistä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tyypillinen punainen kääpiö, Proxima Centauri[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Proxima Centauri on Aurinkoa lähin tähti, joka sijaitsee 4,22 valovuoden päässä Auringosta. Se on punainen kääpiö jonka spektrityyppi on M5.5 eV ja magnitudi 15,45 MV. Proximan pintalämpötila on 3 040 K ja luminositeetti 0,000138 L sekä säde 0,145 R ja massa 0,123 M.

Yleisiä numerotietoja eri spektrin omaavista punaisista kääpiöistä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • spektri/säteilyvoima/massa/säde aurinkoina
  • М0 3670/0,075/0,47/0,63
  • М2 3400/0,03/0,33/0,36
  • М3 3300/0,014/0,26/0,29
  • М4 3200/0,005/0,2/0,21
  • M8 2400/<0,0001/n.0,08/n. 0,1
K-tähtien ominaisuuksia[8]
Spektriluokka Pintalämpötila K Mbol Kokonaissäteilyntuotto Aurinkoa L Zams Aurinkoa Valovoima Aurinkoa Massa Aurinkoa Säde Aurinkoa Maata vastaava rata AU:na Elinikä biljoonaa vuotta
M0 3 850 7,53 77,00 E−3 52,00 E−3 23,0 E−3 ,510 ,626 ,28
M1 3 720 7,79 61,00 E−3 38,80 E−3 14,6 E−3 ,445 ,597 ,25
M2 3 580 8,12 45,00 E−3 27,70 E−3 8,42 E−3 ,400 ,553 ,21
M3 3 470 8,36 36,00 E−3 24,00 E−3 5,30 E−3 ,350 ,527 ,19
M4 3 370 9,05 19,00 E−3 19,40 E−3 2,26 E−3 ,300 ,406 ,13
M5 3 240 9,65 11,00 E−3 14,70 E−3 ,95 E−3 ,250 ,334 ,11
M6 3 050 10.44 5.30 E−3 10.70 E−3 ,29 E−3 ,207 ,262 72,8 E−3
M7 2 940 10,92 3,40 E−3 7,06 E−3 ,15 E−3 ,163 ,226 58,3 E−3
M8 2 640 12,05 1,20 E−3 2,67 E−3 29,30 E−6 ,120 ,166 35,0 E−3
M9 2 510 13,56 0,30 E−3 ,30 E−3 1,16 E−6 ,100 ,092 17,0 E−3

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Punainen kääpiö.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Milan M. Ćirković & Milan M. Cirkovic: The Astrobiological Landscape, s. 60. Cambridge University Press, 2012. ISBN 9780521197755. (englanniksi)
  2. Red Dwarf Red Orbit. Viitattu 27.3.2013.
  3. [crack.seismo.unr.edu/ftp/pub/gillett/joshi.pdf joshi 1997]Joshi, M. M.; Haberle, R. M.; Reynolds, R. T. (October 1997). "Simulations of the Atmospheres of Synchronously Rotating Terrestrial Planets Orbiting M Dwarfs: Conditions for Atmospheric Collapse and the Implications for Habitability". Icarus 129 (2): 450–465. Bibcode 1997Icar..129..450J. doi:10.1006/icar.1997.5793. Retrieved 2007-08-11.
  4. Maan naapurista löytyi elinkelpoinen planeetta Yle Uutiset Tiede ja tekniikka 2.2.2012
  5. Maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa miljardeja Maankaltaisia planeettoja voi olla Linnunradassa jopa miljardeja Yle Uutiset Tiede ja tekniikka 28.3.2012
  6. Miljardeittain kiviplaneettoja Linnunradan punaisia kääpiötähtiä ympäröivillä asuttavilla vyöhykkeillä ESO:n tiedote 28. maaliskuuta 2012, eso1214fi
  7. Tutkimus: Miljardeilla Linnunradan planeetoilla voi olla elämää Iltalehti uutiset Keskiviikko 28.3.2012
  8. Star Tables 12. lokakuuta 2004. Elizabeth Anne Viau. Viitattu 15. toukokuuta 2007. (englanniksi)