Tähtitaivaan alkeet Juha Ojanperä Harjavalta

Tähtitaivaan alkeet Juha Ojanperä Harjavalta 14.1.-10.3.2016

Kurssin sisältö 1. Kerta Taivaanpallo ja tähtitaivaan liike opitaan lukemaan ja ymmärtämään tähtikarttoja 2. kerta Tärkeimmät tähdet ja tähdistöt (sirkumpolaariset ja talvi) 3. kerta Tärkeimmät tähdet ja tähdistöt (kevät ja syksy), himmeämpiä tähtiä ja tähdistöjä 4. kerta Himmeämpiä tähtiä ja tähdistöjä, tähtien ja tähdistöjen nimet, tarinat ja mytologiat 5. kerta Kaukoputket, kiikarit, jalustat, kamerat 6. kerta Mitä taivaalla näkyy? Tähtitaivaan kohteita: tähdet, syvä taivas, Aurinkokunnan kohteet 7. kerta Mitä taivaalla näkyy? Ilmakehän ilmiöitä: revontulet, valaisevat yöpilvet, halot yms. 8. kerta Havaintokohteita ja -projekteja tähtitieteen harrastajalle

Mitä taivaalla näkyy? Tähtitaivaan kohteita: tähdet, syvä taivas, Aurinkokunnan kohteet

Illan ohjelma Johdanto Planetaariset sumut Galaksit Supernovajäänteet Syvän taivaan kohteet visuaalisesti Aurinkokuntamme Eri tyyppisiä galakseja Galaksijoukot Linnunrata galaksina Planeetat Paikkamme avaruudessa Komeetat, asteroidit Tähdet Eri tyyppisiä tähtiä Tähtien elinkaari Aurinko tähtenä Kaasusumut Eri tyyppiset kaasusumut Avoimet tähtijoukot Pallomaiset tähtijoukot

Johdanto Illan aiheena ovat syvän avaruuden kohteet, jotka ovat erilaisia tähtiä, tähtijoukkoja, tähtisumuja ja galakseja Niin sanotuista pintakohteista käytetään myös nimitystä 'syvä taivas' ja syvän taivaan kohteet, näitä ovat galaksit, tähtijoukot, tähtisumut yms. Yleensä tähtiä ei lasketa syvään taivaaseen, vaikkakin ne ovat osa syvää avaruutta Lisäksi tutustumme tarkemmin Aurinkokuntamme kohteisiin, kuten planeettoihin, asteroideihin ja komeettoihin

Galaksit Galaksit ovat tähtien, kaasun, pölyn sekä tähtien jäänteiden muodostamia, gravitaation koossa pitämiä tähtijärjestelmiä Näiden lisäksi galakseissa on huomattava määrä pimeää ainetta Galaksit ovat kuin tähtien muodostamia saaria avaruuden loputtomassa, rannattomassa meressä Galaksit muodostavat joukkoja, eli galaksijoukkoja --> avaruuden rannattoman meren saaristot Galaksit muodostavat galaksijoukkoja, jotka puolestaan muodostavat loputtoman kolmiulotteisen verkoston, jossa galaksien muodostamat seinämät ja niiden väliin jäävät tyhjät alueet vuorottelevat

Galaksit Galakseja on eri muotoisia ja -kokoisia Suurimmat galaksit ovat ns. Jättiläisellipsigalakseja, joissa voi olla jopa sata triljoonaa tähteä! Kaikkein pienimmissä kääpiögalakseissa voi olla vain tuhatkunta tähteä Galaksien muotojen päätyypit ovat: Spiraaligalaksit Ellipsigalaksit Epäsäännölliset galaksit Mitä syvemmälle avaruuteen katsomme, sitä enemmän galakseja näemme!

Galaksit Harrastajan kaukoputkilla on mahdollista nähdä useita tuhansia galakseja Suurin osa galakseista on varsin himmeitä Eräitä tunnettuja galakseja Messier 31 (Andromedan galaksi) Messier 33 (Kolmion galaksi) Messier 51 (Pyörregalaksi) Messier 101 (Tuulimyllygalaksi) Messier 87 (Jättiläisellipsi)

Galaksin anatomia (esimerkkinä spiraaligalaksi)

Galaksien luokittelu Hubblen haarukkadiagrammi

Elliptiset galaksit (M87)

Linssimäinen galaksi (NGC 5866)

Spiraaligalaksi (Messier 51)

Galaksijoukot Galaksijoukot ovat galaksien muodostamia joukkoja Pieniä joukkoja sanotaan galaksiryhmiksi Galaksijoukoissa voi olla useita satoja, suurimmissa jopa yli tuhat galaksia Galaksijoukot puolestaan muodostavat valtavia superjoukkoja, jotka ovat useiden galaksijoukkojen muodostamia joukkoja Galaksijoukot ja superjoukot muodostavat avaruuteen loputtoman, kolmiulotteisen kennomaisen rakenteen, jossa galaksijoukkojen ja superjoukkojen muodostavat seinämät ympäröivät lähes tyhjiä alueita

Eräitä galaksijoukkoja Neitsyen galaksijoukko Coman galaksijoukko (Bereniken hiuksissa) Ilmapumpun galaksijoukko Sulatusuunin galaksijoukko Kentaurin galaksijoukko Vesikäärmeen galaksijoukko

Linnunrata galaksina Oma galaksimme, kotimme maailmankaikkeudessa! Keskisuuri spiraaligalaksi Halkaisija 100 000 valovuotta Paksuus keskimäärin 1000 valovuotta 200-400 miljardia tähteä! 100 miljardia planeettaa! Kaasua ja pölyä Pimeää ainetta Keskustassa massiivinen musta aukko

Linnunrata galaksina

Paikkamme avaruudessa

Avaruuden suuren skaalan rakenne

Tähdet Tähdet ovat painovoiman koossa pitämiä, pääasiassa vedystä ja heliumista koostuvia valtavia kaasupalloja Ytimessä tapahtuu fuusioreaktioita Suomessa voi taivaalla nähdä pimeällä paikalla yhteensä noin 3000 tähteä Tähtien massa vaihtelee välillä ~0,1-10 Auringon massaa Tähden väri riippuu tähden lämpötilasta ja kirkkaudesta, jotka puolestaan riippuvat tähden massasta Massiivisimmat ja kirkkaimmat tähdet ovat valkoisia ja vaaleansinisiä, pienimmät ja himmeimmät oransseja ja punaisia (pääsarjassa)

Eri tyyppisiä tähtiä Tavallisia (pääsarjan tähdet) Jättiläisiä (punaiset jättiläiset) Tähden jäänteitä (valkoiset kääpiöt, neutronitähdet, mustat aukot) Epäonnistuneet tähdet (ruskeat kääpiöt, ei fuusioreaktioita) Kaksois- ja moninkertaiset tähdet Muuttuvat tähdet Useita eri alatyyppejä

Hertsprung-Russelin diagrammi

Spektriluokat

Spektriluokat ja tähtien värit

Tähtien elinkaari Tähtien elinkaari ja sen pituus riippuvat tähden massasta Kaikkein massiivisimmat tähdet elävät 1-2 miljoonaa vuotta --> räjähtävät supernovina Kaikkein kevyimmät tähdet (0,08-0,25 auringon massaa) elävät jopa yli 10 triljoonaa vuotta --> päättävät päivänsä valkoisena kääpiönä ja planetaarisena sumuna Auringon elinikä ~10 miljardia vuotta, ikä nyt 4,5 miljardia vuotta

Tähtien elinkaari

Kaksois- ja moninkertaiset tähdet Tähdetkin viihtyvät mielummin porukassa kuin yksin Taivaan tähdistä noin puolet onkin kaksoistähtiä tai moninkertaisia tähtiä Osa kaksoistähdistä on aitoja kaksoistähtiä, osa ns. Optisia kaksoistähtiä, eli ne vain näkyvät samassa suunnassa Esimerkkejä kaksoistähdistä ja moninkertaisista tähdistä Albireo (kaksoistähti) Castor (kuusinkertainen tähtijärjestelmä) Sirius (kaksoistähti, seuralaisena valkoinen kääpiö)

Muuttuvat tähdet Tähtiä, joiden kirkkaus syystä tai toisesta muuttuu Syyt voivat johtua tähdestä itsestään Tai ne voivat olla tähden ulkopuolisista tekijöistä johtuvia

Muuttuvat tähdet Muuttuminen johtuu tähden ominaisuuksista Sykkivät muuttujat Purkautuvat muuttujat Rotaatiomuuttujat Tietyt supernovat (tyyppi 2) Muuttuminen johtuu tähden ulkoisista tekijöistä (kaksoistähtiä, vuorovaikutussuhde) Pimennysmuuttujat Kataklysmiset muuttujat kääpiönovat, uusiutuvat novat, novat ja tyypin 1 supernovat

Muuttuvat tähdet Eräitä muuttuvia tähtiä Mira (sykkivä, pitkäjaksoinen muuttuja) Delta Cephei (lyhytjaksoinen sykkivä muuttuja) Rho Cassiopeia (puolisäännöllinen, sykkivä muuttuja) Algol (pimennysmuuttuja) R Corona Borealis (purkautuva muuttuja) SS Cyg (kataklysminen muuttuja, kääpiönova) Nova Del 2013 (Nova)

Tähtien jäänteet Valkoinen kääpiö Kevyen tähden jäänne Massa yleensä noin 0,6 auringon massaa Halkaisija verrattavissa Maan halkaisijaan Neutronitähti Massiivisen tähden jäänne Massa 1-2 Auringon massaa Halkaisija vain noin 10 km Musta aukko Supermassiivisen tähden jäänne (noin 10 auringon massaa) Galaksien ytimissä ns. Supermassiivisia mustia aukkoja (sata tuhatta miljardi auringon massaa)

Epäonnistuneet tähdet Ruskeat kääpiöt Ei kunnollisia fuusioreaktioita Tähdeksi kylmiä ja pieniä kappaleita Massa alle 0,08 Auringon massaa Massan alaraja ~10 Jupiterin massaa Ruskean kääpiön ja suuren kaasuplaneetan raja on häilyvä

Aurinko tähtenä Aurinko on tavallinen, keltainen G -spektriluokan tähti Tarkemmin sanottuna spektriluokka G2 Aurinko on tavallinen pääsarjan tähti, ja sen ikä on noin 4,5 miljardia vuotta Eliniän odote 10 miljardia vuotta Aurinko on tähdeksi pieni Aurinkoa voidaan kutsua keltaiseksi kääpiöksi Aurinko koostuu pääasiassa vedystä ja heliumista Auringon halkaisija on 109 kertaa Maan halkaisja Massa 330 000 kertaa Maan massa Pintalämpötila 5800 K Ytimen lämpötila 15,7 miljoonaa K

Aurinko tähtenä

Aurinko tähtenä Aurinkoa voidaan havaita turvallisesti asianmukaisella aurinkosuotimella Valkoisessa valossa Auringon pinnalla voi tällöin kaukoputkella nähdä auringonpilkkuja, auringon granulaation, fakuloita ja reunatummumisen Vedyn aallonpituudella toimivilla aurinkosuotimilal tai aurinkokaukoputkilla voi nähdä Auringon vedyn alfaviivan valossa (656.28 nm) Auringon pinnan yksityiskohdat hyvin näkyvissä

Auringon spektri

Kaasusumut Linnunradassa on paljon kaasua ja pölyä Kaasu ja pöly ovat keskittyneet pääasiassa Linnunradan spiraalihaaroihin Tähdet syntyvät avaruuden kaasu- ja pölypilvistä Kaasu- ja pölypilvet näkyvät taivaalla ns. Tähtisumuina, jotka jaetaan kolmeen luokkaan: Kirkkaat sumut (emissiosumut) Heijastussumut Pimeät sumut

Kirkkaat sumut Kirkkaat sumut ovat sellaisia, joissa sumun sisällä olevat tähdet ovat saaneet aikaan sumun vetyatomien ionisaatiota Sumu alkaa loistaa omaa valoaan Eräitä kirkkaita sumuja Messier 42 (Orionin sumu) Messier 17 (Joutsensumu) Messier 8 (Laguunisumu)

Kirkkaat sumut

Heijastussumut Heijastussumut eivät loista omaa valoaan, vaan heijastavat emotähtensä valoa Esimerkkejä heijastussumuista Messier 78 Hubblen muuttuva sumu Seulasten sumut

Heijastussumut

Pimeät sumut Pimeät sumut ovat nimensä mukaisesti pimeitä Ne ovat niin tiheitä ja paksuja kaasusta ja pölystä koostuvia pilviä, että tähtien valo ei pääse niistä läpi Esimerkkejä pimeistä sumuista Suuri repeämä Linnunradassa Hiilisäkki Barnard 33 (Hevosenpääsumu)

Pimeät sumut

Avoimet tähtijoukot Linnunradan spiraalihaaroissa esiintyviä tähtijoukkoja Syntyvät tiivistymällä kaasusumuista Hajaantuvat miljoonien tai miljardien vuosien kuluessa Nuorissa avoimissa jokoissa vielä jäljellä kaasua, josta ne syntyivät Avoimissa joukoissa on tähtiä yleensä 10-500 Pysyvät koossa gravitaation ansiosta Tunnettuja avoimia joukkoja: Messier 45 (Seulaset) Messier 11 (villihanhijoukko Messier 35

Avoimet tähtijoukot (Messier 45)

Pallomaiset tähtijoukot Pallomaiset tähtijoukot ovat nimensä mukaisesti pallonmuotoisia tähtijoukkoja Nämä sijaitsevat ns. Linnunradan halossa Pallomaiset joukot ovat yhtä vanhoja kuin Linnunratakin Pallomaisissa joukoissa voi olla jopa miljoonia tähtiä ja tähtitiheys on suuri Ei kaasua eikä pölyä Tunnettuja pallomaisia tähtijoukkoja Messier 13 (Herkuleen suuri joukko) Messier 3 Messier 5

Pallomaiset tähtijoukot (Messier 13)

Planetaariset sumut Planetaarinen sumu on auringonmassaisen tähden jäänne Planetaarinen sumu ionisoituu valkoisen kääpiön säteilystä --> sumu loistaa omaa valoaan Ei mitään tekemistä planeettojen kanssa Keskellä valkoinen kääpiö Nimi 1700 -luvulta, jolloin silloisten havaitsijoiden mielestä eräät planetaariset sumut muistuttivat olemukseltaan planeettaa, erityisesti Uranus -planeettaa Tunnettuja planetaarisia sumuja Messier 57 (Lyyran rengassumu) Messier 27 (Nostopainosumu) Messier 97 (Pöllösumu)

Planetaariset sumut

Supernovajäänteet Supernova on selvästi Aurinkoa massiivisemman tähden loppu Jäljelle jää supernovajäänne Keskellä neutronitähti tai musta aukko Tunnettuja supernovajäänteitä Messier 1 (Rapusumu) Harsosumu

Supernovajäänteet