Pääsarja

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 mukaanMuokkaa

 

 
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 1 200 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 48 000 –10.24 990 000.00 980 000.00 1.75E4 90.000 14.400 995.00 .002
05 44 500 –9.99 790 000.00 560 000.00 1.46E4 60.000 15.000 889.00 .004
06 41 000 –9.31 420 000.00 238 000.00 1.20E4 37.000 12.900 648.00 .005
07 38 000 –8.79 260 000.00 140 000.00 9 350.00 30.000 11.800 510.00 .006
08 35 800 –8.33 170 000.00 84 500.00 6 960.00 23.000 10.800 412.00 .008
09 33 000 –7.72 97 000.00 62 700.00 4 820.00 23.300 9.560 311.00 .009
B0 30 000 –7.04 52 000.00 40 800.00 3 020.00 17.500 8.470 228.00 .010
B1 25 400 –5.76 16 000.00 18 800.00 1 420.00 14.200 6.560 126.00 .013
B2 22 000 –4.64 5 700.00 9 720.00 698.00 10.900 5.220 75.50 .020
B3 18 700 –3.45 1 900.00 3 150.00 339.00 7.600 4.170 43.60 .043
B5 15 400 –2.55 830.00 1 500.00 231.00 5.900 4.060 28.80 .066
B6 14 000 –2.00 500.00 823.00 175.00 5.200 3.810 22.40 .075
B7 13 000 –1.51 320.00 496.00 133.00 4.500 3.540 17.90 .198
B8 11 900 –.89 180.00 308.00 91.90 3.800 3.170 13.40 .367
B9 10 500 –.19 95.00 187.00 63.30 3.350 2.960 9.75 .475
A0 9 520 .42 54.00 87.20 43.70 2.900 2.710 7.35 .583
A1 9 230 .89 35.00 76.60 30.20 2.720 2.320 5.92 .627
A2 8 970 1.21 26.00 66.10 23.10 2.540 2.120 5.10 .670
A3 8 720 1.44 21.00 55.60 19.20 2.360 2.010 4.58 .713
A5 8 200 1.88 14.00 34.60 13.00 2.000 1.860 3.74 .800
A7 7 850 2.20 10.50 25.30 10.00 1.840 1.760 3.24 1.120
A8 7 580 2.41 8.60 20.60 8.37 1.760 1.710 2.93 1.280
F0 7 200 2.72 6.50 11.20 6.38 1.600 1.640 2.55 1.600
F2 6 890 3.17 4.30 6.57 4.14 1.520 1.460 2.07 1.760
F5 6 440 3.49 3.20 4.47 3.00 1.400 1.440 1.79 3.440
F8 6 200 3.94 2.10 2.51 1.93 1.190 1.260 1.45 6.880
G0 6 030 4.31 1.50 1.21 1.36 1.050 1.130 1.22 9.180
G2 5 860 4.65 1.10 .74 .97 .998 1.020 1.05 10.100
G5 5 770 5.01 .79 .63 .69 .920 .893 .89 14.000
G8 5 570 5.20 .66 .51 .56 .842 .875 .81 17.900
K0 5 250 5.69 .42 .45 .34 .790 .786 .65 21.100
K1 5 080 5.83 .37 .41 .28 .766 .788 .61 long
K2 4 900 6,09 .29 .38 .21 .742 .750 .54
K3 4 730 6.21 .26 .34 .18 .718 .762 .51
K4 4 590 6.55 .19 .31 .12 .694 .692 .43 very
K5 4 350 6.81 .15 .27 82.4E-3 .670 .684 .39 long
K7 4 060 7.25 .10 .19 42.1E-3 .606 .641 .32
M0 3 850 7.53 77.00E-3 52.00E-3 23.0E-3 .510 .626 .28
M1 3 720 7.79 61.00E-3 38.80E-3 14.6E-3 .445 .597 .25
M2 3 580 8.12 45.00E-3 27.70E-3 8.42E-3 .400 .553 .21
M3 3 470 8.36 36.00E-3 24.00E-3 5.30E-3 .350 .527 .19
M4 3 370 9.05 19.00E-3 19.40E-3 2.26E-3 .300 .406 .13
M5 3 240 9.65 11.00E-3 14.70E-3 .95E-3 .250 .334 .11
M6 3 050 10.44 5.30E-3 10.70E-3 .29E-3 .207 .262 72.8E-3
M7 2 940 10.92 3.40E-3 7.06E-3 .15E-3 .163 .226 58.3E-3
M8 2 640 12.05 1.20E-3 2.67E-3 29.30E-6 .120 .166 35.0E-3
M9 2 510 13.56 0.30E-3 .30E-3 1.16E-6 .100 .092 17.0E-3


Pääsarjan tähtien energiantuotannosta ja sisäisestä rakenteestaMuokkaa

Suurimassaiset pääsarjan tähdet ovat lyhytikäisiä, koska ne 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 pääasiallinen energiantuotantomekanismi on vetyä hiilien, typen ja hapen avulla heliumiksi polttava hiilisykli, ja niiden ydin on konvektiivinen, vaippa radiatiivinen.

Pääsarjan tähden elinikä τrms.

 

Nollaiän pääsarja ZAMSMuokkaa

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-taulukoitaMuokkaa

Pääsarjan tähden spektrityyppi-väri-indeksi ja lämpötila riippuvat toisistaan. 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 26 500 K
B5 –0,16 13 800 K
A0 0,00 9 850 K
A5 +0,14 8 260 K
F0 +0,31 7 030 K
F5 +0,43 6 400 K
G0 +0,59 5 900 K
G5 +0,66 5 660 K
K0 +0,82 5 240 K
K5 +1,15 4 400 K
M0 +1,41 3 750 K
M5 +1,61 3 100 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 myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  1. The Classification of Stars atlasoftheuniverse.com. 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 muuallaMuokkaa