Hertzsprung–Russelli diagramm (H-R): tähe heleduse ja temperatuuri selgitus
Õpi Hertzsprung–Russelli (H‑R) diagrammi: kuidas tähe heleduse ja temperatuuri seos selgitab tähtede klassifikatsiooni, elutsüklit ja astronoomilisi mustreid.
Hertzsprung-Russelli diagramm on paljude tähtede graafik. See näitab seost tähtede heleduse (st kui heledad nad on) ja temperatuuri (kui kuumad nad on) vahel. Need diagrammid ei ole pildid ega kaardid tähtede asukohtadest. Pigem kujutavad Hertzsprung-Russelli diagrammid iga tähte graafikul, mis mõõdab tähe heledust võrreldes selle temperatuuriga. Hertzsprung-Russelli diagrammi nimetatakse ka H-R diagrammideks või HRD-diagrammideks.
Paremal näete Hertzsprung-Russelli diagrammi näidet. See diagramm põhineb meie Linnutee galaktika 23 000 tähe mõõtmistel. Hertzsprung-Russelli diagramm on nime saanud oma loojate, astronoomide Ejnar Hertzsprungi ja Henry Norris Russelli järgi.
Mis on telgedel?
Tavaliselt on H-R diagrammi vertikaaltelg tähe heledus. See võib olla esitatud kas absoluutse heleduse (nt luminoossus võrreldes Päikese omaga, L/L☉) või absoluutse magnituudina (mõõtühik, kus väiksem number = heledam täht). Horisontaaltelg näitab tähe pinnatemperatuuri (Kelvinites) või selle asemel sageli tähe värvi või spektroloogilist klassi (O, B, A, F, G, K, M). Oluline on meeles pidada, et traditsioonilisel H-R diagrammil on temperatuur väheneb paremalt vasakule (kuumad ja sinised tähed vasakul, külmemad ja punased paremal).
Suured rühmad H-R diagrammil
- Peajärjestus (main sequence) – diagonaalne vöö, mis kulgeb vasakult ülemisest nurgast paremale alla; siin põletavad tähed vesinikku tuumareaktsioonides (näiteks Päike kuulub siia).
- Hiiglased (giants) – heledad, kuid suhteliselt jahedad tähed, paiknevad üleval paremal; tekivad siis, kui tähed on ammendanud tuumasisesed vesinikvarud ja laienenud.
- Superhiiglased – väga heledad ja tihti lausa atmosfäärilt eristatavad; paiknevad peaaegu diagrammi ülaosas.
- Valged kääbused – väga kuumad, aga vähe heledad (madal luminosus), paiknevad alumises vasakus piirkonnas; need on tähede tuumajäägid pärast peajärjestuse faasi lõppu.
Milleks H-R diagrammi kasutatakse?
H-R diagramm on tähtede evolutsiooni ja omaduste uurimisel äärmiselt kasulik tööriist. Näiteks:
- võimaldab näha, kus tähed asuvad oma elutsükli erinevates faasides (noortest tähetest kuni valgete kääbusteni);
- klastrite H-R diagrammi peajärjestuse katkekoht (turnoff) aitab hinnata klastrite vanust;
- võimaldab võrrelda vaatlusi teoreetiliste evolutsioonimudelitega ja selgitada massi, keemilist koostist ja vanust;
- väruse või spektroloogilise informatsiooni abil (nt B–V värusisend) saab vaatluste põhjal koostada nn värv-magnituudi diagrammi, mis on praktiline variant H-R diagrammist.
Mõned täiendavad tähelepanekud
H-R diagrammid, mida vaatleme vaatlustest, ei pruugi algse teoreetilise diagrammi täpset teljestikku kuvada, sest atmosfäärist pärinevad värvused ja interstellarne tolm mõjutavad näivaid heledusi ja värve. Seetõttu kasutatakse sageli parendusi (näiteks parallaxi abil määratud kauguste konverteerimist absoluutseks magnituudiks) ning bolomeetrilisi korrigeeringuid, et saada täpsem luminosus. Ka valikuefektid ja andmete piirangud (nt lähemate või eredamate tähtede eelistamine) võivad andmestikku mõjutada.
Kokkuvõtlikult: Hertzsprung–Russelli diagramm on põhivahend tähtede klassifitseerimiseks ja nende eluloo uurimiseks — see ühendab koos heleduse, temperatuuri, värvuse ja spektroskoopia andmed, et kujutada, kuidas tähed tekivad, arenevad ja lõpevad.
Hertzsprung-Russelli diagramm Richard Powelli loal.
Teine vaatenurk, mis on ehk lihtsamini arusaadav
Tähtede arengurajad H-R diagrammil: Päike = 1
Hertzsprung-Russelli diagrammi joonistamine
Hertzsprung-Russelli diagrammi vertikaalne telg näitab tähtede heledust või heledust, nagu oleks neid kõiki mõõdetud samast kaugusest. Teine termin selle kohta on absoluutne suurus. Mida heledam on täht, seda kõrgemal on tema joonis sellel diagrammil.
Horisontaalne telg näitab tähtede pinnatemperatuuri. Temperatuurid aga langevad, mitte ei tõuse, kui liigute paremale. See tähendab, et diagrammi vasakpoolne osa sisaldab kõige kõrgema temperatuuriga tähti (üle 30 000 kelvini), samas kui paremal on tähti, mille temperatuur on ainult 3000 K.
Üldiselt on tähe temperatuur seotud selle värvusega. Graafiku ülaosas on koos temperatuuridega spektrilised klassid. Kõige kuumemad tähed on sinimustvalged (O-klass), keskmisel temperatuuril olevad tähed on kollased (G-klass) ja kõige jahedamad on punased (M-klass). (Muidugi, kui me ütleme tähtede kohta "kõige jahedam", peame mõistma, et madalaim temperatuur on tähe puhul peaaegu 5000 kraadi Fahrenheiti kraadi).
Kui 1900. aastate alguses töötati välja Hertzsprung-Russelli diagrammid, ei teadnud astronoomid tegelikult veel, kuidas tähe temperatuuri välja selgitada. Esimesed diagrammid kujutasid tähtede absoluutset heledust (kus ühe lisamine tähendas, et heledus väheneb umbes kaks ja pool korda) ja värvi, mida kujutasid spektrilised klassid sinivalgest punaseni.
Paljude tähtedega piirkonnad
Nagu näete, kipuvad tähed sellisel viisil graafiliselt kujutatuna langema ainult diagrammi teatud piirkondadesse. Kõik tähed Hertzsprung-Russelli diagrammi antud piirkonnas on sarnase heleduse ja temperatuuriga. Peamine piirkond, kus tähed esinevad, on diagonaalne kõverjoon, mis kulgeb vasakult ülalt vasakule (kuum ja heledam) paremale alla (jahedam ja vähem heledam). Seda nimetatakse põhijärjestuseks. Peajada kohal on teine piirkond, mis sisaldab punaseid hiiglasi. Allpool on kõver joon, mis kujutab valgeid kääbuseid.
Need tähtede kogud heleduse ja temperatuuri järgi on olulised tähtede arengust rääkides. Üldiselt tekivad tähed põhijärjekorras. (Loomulikult, kui me ütleme "põhijärjekorras", siis tegelikult mõtleme "heledus ja temperatuur on sellised, et nad on Hertzsprung-Russelli diagrammil paigutatud põhijärjekorda"). Miljardite aastate pärast paisuvad nad punasteks hiiglasteks. Seejärel, veel ühe või kahe miljardi aasta pärast, kahanevad nad valgeteks kääbusteks.
Alles 1930. ja 1940. aastatel hakkasid teadlased mõistma tuumasünteesi rolli selliste tähtede nagu meie Päike loomisel ja säilitamisel. Tänapäeval kasutatakse Hertzsprung-Russelli diagrammi, et tutvustada õpilastele tähtede arengut piltidega. Neid ei kasutata enam eriti uute teadusteooriate väljatöötamiseks.
Hertzsprung-Russelli diagrammil on meie Päike joonistatud väga lähedal põhijärjekorra keskele, heleduse 1 ja temperatuuri 5780K ristumiskohas. Seega on Päike G-klassi ehk "kollane täht").
Küsimused ja vastused
K: Mis on Hertzsprung-Russelli diagramm?
V: Hertzsprung-Russelli diagramm on paljude tähtede graafik, mis näitab seost tähtede heleduse ja temperatuuri vahel.
K: Kas Hertzsprung-Russelli diagrammid on pildid või kaardid tähtede asukohast?
V: Ei, Hertzsprung-Russelli diagrammid ei ole pildid ega kaardid tähtede asukohast. Nad kujutavad iga tähte graafikul, mis mõõdab tähe heledust võrreldes selle temperatuuriga.
K: Kuidas nimetatakse ka Hertzsprung-Russelli diagrammi?
V: Hertzsprung-Russelli diagrammi nimetatakse ka H-R diagrammideks või HRD-diagrammideks.
K: Mitu tähte kasutati tekstis esitatud Hertzsprung-Russelli diagrammi koostamiseks?
V: Tekstis esitatud diagramm põhineb meie Linnutee galaktika 23 000 tähe mõõtmistel.
K: Kes olid Hertzsprung-Russelli diagrammi loojad?
V: Hertzsprung-Russelli diagramm on nime saanud selle loojate, astronoomide Ejnar Hertzsprung ja Henry Norris Russell järgi.
K: Mida mõõdab Hertzsprung-Russelli diagramm iga tähe puhul?
V: Hertzsprung-Russelli diagramm mõõdab iga tähise heledust või heledust võrreldes selle temperatuuriga.
K: Milline on Hertzsprung-Russelli diagrammi tähendus?
V: Hertzsprung-Russelli diagramm on oluline, sest see võimaldab astronoomidel klassifitseerida tähti nende temperatuuri ja heleduse alusel ning annab ka vihjeid tähe vanuse ja arengustaadiumi kohta.
Otsige