Auringon ja tähtien elämänkaari

Tähtitieteellisen yhdistyksen Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli tällä kertaa vuorossa Auringon ja tähtien elämänkaari. Esitelmällä oli 43 kuulijaa.

Esitelmöitsijä dosentti Juhani Huovelin on toimessa Helsingin yliopiston Tähtitieteen laitoksella. Hänen esitelmänsä rahoitti Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta.

Ensimmäiseksi esitelmöitsijä käsitteli tähtien syntyä. Hän korosti, että tähdet eivät syntyneet yhdessä maailmankaikkeuden kanssa, vaan syntyivät vasta myöhemmin tähtienvälisen aineen pilvistä. Tähdet saavat alkunsa suurissa, tiheissä tähtienvälisissä pilvissä. Pilvi alkaa painovoimansa vaikutuksesta kutistua ja jakautua pienempiin osiin. Havainnot näyttävät osoittavan, että tähdet eivät synny yksinään, vaan suurempina joukkoina.

Auringon kokoisen tähden kutistuminen kestää noin 100 000 vuotta. Ydinreaktioiden alkaminen kestää noin 100 miljoonaa vuotta. Tällöin lämpötila on syntyneen tähden ytimessä yli 10 miljoonaa astetta.

Jotta ydinreaktiot alkaisivat tähden sisällä, täytyy tähden massan olla vähintään 8 % Auringon massasta. Tähtien massoilla on myös yläraja, jonka yläpuolella painovoima ei riitä pitämään säteilypainetta kurissa. Tämä on noin 100 Auringon massaa.

Tähdet viettävät suurimman osan elämästään ns. pääsarjavaiheessa. Tällöin tähti saa energiansa ydinreaktiolla, jossa yleisin aine vety muuttuu heliumiksi.

Tähden elinikä riippuu tähden massasta. Esimerkiksi Auringon massaisella tähdellä pääsarjavaihe kestää noin 10 miljardia vuotta. Aurinkoa raskaammat tähdet kehittyvät paljon nopeammin, koska ne säteilevät energiaa paljon nopeammin. Esimerkiksi 30 kertaa Auringon massainen tähti pysyy pääsarjavaiheessa vain noin 5 miljoonaa vuotta. Aurinkoa kevyemmillä tähdillä pääsarjavaihe kestää paljon pitempään. Esimerkiksi puolen Auringon massainen tähti viettää pääsarjassa noin 100 miljardia vuotta.

Vastaavasti raskaat tähdet ovat tavattoman paljon kirkkaampia kuin kevyet. Jos tähden massa on 30 Auringon massaa, tähden kirkkaus on 140 000 kertaa Auringon kirkkaus. Jos tähden massa on puolet Auringon massasta, tähden kirkkaus on 4 % Auringon kirkkaudesta.

Kun vety tähden keskustasta on kulutettu loppuun, tähden keskus supistuu ja ulko-osat laajenevat. Tähdestä tulee jättiläinen. Jättiläisvaiheen jälkeen kevyt tähti puhaltaa harvat ulko-osansa ympäröivään avaruuteen. Tätä välivaihetta sanotaan planetaariseksi sumuksi. Keskellä on entisen punaisen jättiläisen tiivis keskus, jota aletaan sanoa valkeaksi kääpiöksi, kun ympäröivä kaasupilvi on hävinnyt.

Esimerkkinä kevyestä tähdestä voimme tarkastella Auringon kehitystä. Aurinko syntyi noin 5 miljardia vuotta sitten tähtienvälisen aineen pilvestä. Aurinko on nyt elämänsä puolivälissä. Valtaosassa tähden elämää vety muuttuu heliumiksi tähden ytimessä. Kun vety aikanaan loppuu, tähdestä tulee punainen jättiläinen. Tämä tapahtuu noin 5 miljardin vuoden kuluttua. Auringosta tulee sen jälkeen planetaarinen sumu ja valkoinen kääpiö.

Raskaan tähden jättiläisvaihe on paljon monimutkaisempi. Aineita voi rakentua raskaimmissa tähdissä aina rautaan saakka tähden sisällä. Sen jälkeen tapahtuu hyvin raju supernovaräjähdys. Ne ovat rajuimpia räjähdyksiä maailmankaikkeuden historiassa. Supernovassa tähden sisäosat luhistuvat ja ulko-osat räjähtävät.

Supernovan jäännöksenä jää jäljelle neutronitähti, musta aukko tai tähti räjähtää kokonaan hajalle, jolloin jäljelle ei jää mitään. Se, jääkö jäljelle neutronitähti tai musta aukko, riippuu jäännöksen massasta. Neutronitähden massa on 1,5-2 Auringon massaa, mustan aukon massa on tätä suurempi.

Lopuksi esitelmöitsijä tarkasteli neutronitähden rakennetta. Neutronitähden pinnalla on metrin paksuinen kerros vetyä, metri heliumia, sata metriä hiiltä ja loput kymmenen kilometriä neutroneja. Neutronitähden tiheys on suunnaton, biljoona kiloa kuutiosentissä.

Tammikuun 10. päivänä klo 18 on esitelmän aiheena Meteoriiittikraatterit - taivaan ja maan kohtauspaikat. Esitelmän pitää dosentti Martti Lehtinen Helsingin yliopistosta. Esitelmä on kirkonkylän koulukeskuksen yläasteen auditoriossa.

Seppo Linnaluoto

Dosentti Juhani Huovelinin esitelmää oli kuuntelemassa yli 40 kuulijaa.




Dosentti Juhani Huovelin selittää Auringon rakennetta.


Dosentti Juhani Huovelin. Kuvat Aarno Junkkari.