2-1 Ferð um alheiminn

• Þegar horft er á heiðskíran næturhimininn blasir hvarvetna við okkur ljósdeplar. Ljósdeplarnir eru stjörnur (sólir) margar stærri en okkar eigin. • Stjörnur eru í raun og veru risavaxnar sólir.

Með því að beita sjónauka greinum við fleiri og fjarlægari stjörnur og stjörnuþyrpingar.

Kennari: Eggert J Levy 1

2-1 Ferð um alheiminn

• Ferðalög um geiminn með mesta hugsanlega hraða þ.e. hraða ljóssins sem er um 300000 km/sek er nær óhugsandi sökum ógnafjarlægða í geimnum.

• Í aldanna rás hafa menn reynt að glöggva sig á næturhimninum með því að sjá mynstur á stjörnuhimninum s.k. stjörnu merki. Á þann hátt hafa menn áttað sig og gert sér grein fyrir árstíðarskiptum o.fl. Kennari: Eggert J Levy 2

2-1 Ferð um alheiminn

• Hópur stjarna, sem venja er að nafngreina sem eina heild, svo sem Litlibjörn, nefnast stjörnumerki.

• Skoðaðu stjörnumerkin og heiti þeirra sjá bls 35.

Kennari: Eggert J Levy 3

2-1 Ferð um alheiminn

• Stjörnur himingeimsins eru af ýmsum gerðum svo kölluð fjölstirni eru algeng bæði tví- og þrístirni. • Sú stjarna sem er næst sólinni okkar er Proxima í Mannfáknum.

Kennari: Eggert J Levy 4

2-1 Ferð um alheiminn

• Um helmingur stjarna á himninum eru fjölstirni og langflestar eru tvístirni. Tvístirni er kerfi stjarna þar sem tvær stjörnur snúast hvor um hina.

• Þegar fjær dregur út í geiminn verða fyrir okkur stjörnuþyrpingar. Lausþyrpingar sem eru óskipulegir hópar stjarna og kúlu þyrpingar þar sem fjöldi stjarna getur verið hundruð þúsunda.

Kennari: Eggert J Levy 5

2-1 Ferð um alheiminn

• Mannlegt auga nemur einungis þröngt svið rafsegulrófsins. Með tækjum sem skynja ósýnilegu geislunina birtist viðbótarveröld full af ósýnilegu efni svo sem ryk- og gasský sem mynda geimþokur milli stjarnanna.

• Stjörnur senda frá sér ljósgeisla og auk þess senda þær frá sér útvarpsbylgjur, röntgengeisla og innrauða geisla.

Kennari: Eggert J Levy 6

2-1 Ferð um alheiminn

• Nýjar stjörnur verða til í þeim fyrirbærum alheimsins sem kallast geimþokur.

• Þegar litið er út fyrir vetrarbrautina okkar blasir við hvert sem er vetrarbrautir allt að 100 milljarðar hver, er innihaldi hundruð milljarða stjarna.

Kennari: Eggert J Levy 7

2-1 Ferð um alheiminn

• Vetrarbrautir skiptast í þyrilþokur (þyrilþokubrautir) s.s. Andrómeda sem er næst okkur í um 2 milljóna ljósára fjarlægð.

• Sólkerfi okkar er í Vetrarbrautinni.

• Sporvöluþokur geta verið mismunandi að lögun; kúlulaga eða flatar skífur, í þeim er lítið ryk og gas sem segir okkur að þær séu gamlar.

Kennari: Eggert J Levy 8

2-1 Ferð um alheiminn

• Loks eru óreglulegar þokur þær eru taldar sjaldgæfar. Allar eru vetrarbrautirnar á ógnar ferð hver frá annarri.

• Sé vetrarbrautinn okkar skoðuð kemur í ljós að hún virðist skífulaga með þykkildi í miðjunni. • Elstu stjörnurnar eru næst miðju hennar þar sem þéttleikinn er mörg þúsund sinnum meiri en í örmunum.

Kennari: Eggert J Levy 9

2-1 Ferð um alheiminn

• Vetrarbrautin okkar er þyrilvetrarbraut. Kjarni hennar er um 20.000 ljósár í þvermál, hulinn sjónum okkar í heitu gasi og ryki. • Þvermálið hennar er 100.000 ljósár, en þykktin 15.000 ljósár.

Kennari: Eggert J Levy 10

2-1 Ferð um alheiminn

• Mynd 2-13 • Sólin okkar er ein af yngri stjörnunum í vetrarbrautinni og er staðsett í einum þyrilarminum í teinahjólinu.

Kennari: Eggert J Levy 11

2-1 Ferð um alheiminn

• Sólin okkar er 30.000 ljósár frá miðju vetrarbrautarinnar. Umferðartími hennar er um 200 - 250 milljónir ára.

• Umferðartími er tíminn sem hver umferð tekur í lotubundinni hreyfingu eftir braut. • Vetrarbraut er sem sagt risastórt kerfi af ryki, gasi og stjörnum sem geta verið allt frá milljónum upp í hundruð milljarða að tölu.

• Fjöldi þeirra er um 100 milljarðar.

Kennari: Eggert J Levy 12

2-2 Alheimurinn

• Litsjá eru afar mikilvægt tæki til að rannsaka stjörnur og önnur fyrirbæri geimsins. Hún brýtur hvítt ljós upp í litróf.

Kennari: Eggert J Levy Mynd 2-16 13

2-2 Alheimurinn

• Litróf gefur upplýsingar um hreyfingu stjarna og efnasamsetningu þeirra.

• Litur ljóss ræðst af bylgjulengdinni (tíðni). Tíðnibreyting ljóss getur kallað fram

dopplerhrif,

þá á sér stað litabreyting.

Kennari: Eggert J Levy 14

2-2 Alheimurinn

• Tíðnibreyting ljóss getur kallað fram

dopplerhrif,

þá á sér stað litabreyting.

Kennari: Eggert J Levy 15

2-2 Alheimurinn

• Ef stjarna (vetrarbraut) er á leið burt frá okkur eykst bylgjulengd ljóssins og rauðvik á sér stað , ef hún er að nálgast þá myndast blávik .

Kennari: Eggert J Levy 16

2-2 Alheimurinn

• Rannsóknir sýna að því fjarlægari sem vetrarbrautir eru allt frá því meira rauðvik

Miklahvelli.

, það segir okkur að heimurinn sé að þenjast út Kennari: Eggert J Levy 17

2-2 Alheimurinn

• Kenningin um Miklahvell gengur út á það að hluti orkunnar sem myndaðist í frumsprengingunni sé jafndreifður um allan geiminn sem örbylgjugeislun.

• Örbylgjukliðurinn sem mælst hefur styrkir kenninguna. Síðan orsakaði þyngdarkrafturinn kekkjamyndun í geimnum; sólkerfi og vetrarbrautir urðu til. Kennari: Eggert J Levy 18

2-2 Alheimurinn

•

Dulstirni

eru ein mest ráðgáta stjörnufræðinga. Þau senda frá sér öflugar útvarpsbylgjur og röntgengeisla. Þau virðast minni en vetrarbrautirnar en senda frá sér miklu meiri orku. • Dulstirnin eru sennilega vetrarbrautir sem eru að myndast, virðast vera í 13 milljarða ljósára frá okkur.

Kennari: Eggert J Levy 19

2-3 Stjörnur og einkenni þeirra

• Í alheiminum eru þúsund trilljónir stjarna. Þær eru ólíkar að stærð, massa, lit, hita og birtu.

• Stjörnur skiptast í fimm flokka: Reginrisa, risastjörnur, meðalstórar stjörnur, hvíta dverga og nifteindastjörnur.

• Sólin hefur 109 sinnum meira þvermál en jörðin og telst til meðalstórra stjarna.

Kennari: Eggert J Levy 20

2-3 Stjörnur og einkenni þeirra

Kennari: Eggert J Levy 21

2-3 Stjörnur og einkenni þeirra

• Samsetningu stjarna er hægt að kanna í litsjá. Þegar efni brenna senda þau frá sér litrófslínur sem eru alltaf eru eins í litrófinu og einkenna frumefnið.

• Stjörnufræðingarnir Hertzsprung og Russell komust að því að stjörnur eru yfirleitt bjartari sem hitinn er meiri. • Þannig gátu þeir skipað stjörnum á vensla línurit sem nefnist HR-línuritið. Kennari: Eggert J Levy 22

2-3 Stjörnur og einkenni þeirra

• HR-línuritið er mikilvægt hjálpartæki.

• Það skiptir stjörnum alheimsins í flokka.

Kennari: Eggert J Levy 23

2-3 Stjörnur og einkenni þeirra

• •

HR-línuritið

sýnir okkur að því stærri sem stjarnan er, þeim mun minni er yfirborðshiti hennar til jafnaðar.

Reyndar- og sýndarbirta

auðveldar mönnum að ákvarða fjarlægð hennar frá jörðu.

stjörnu Kennari: Eggert J Levy 24

2-4 Sólin okkar: Sérstök stjarna

•

Sólin

er í meðallagi að stærð og aldri, gul stjarna um 4,6 milljarða ára gömul. Hún er úr gasi og skiptist í lög eftir hitastigi. Kennari: Eggert J Levy •Mynd 2-29 25

2-4 Sólin okkar: Sérstök stjarna

•

Sólstrókur

sólinni.

er sólstormur sem myndar gríðarbjarta boga úr gasi frá Kennari: Eggert J Levy 26

2-4 Sólin okkar: Sérstök stjarna

•

Sólblettur

er heiti á dökkum blettum sem myndast öðru hverju í ytri lögum sólar. Þeir geta truflað útvarps og símafjarskipti á jörðunni.

Sólblettir

eru nærri 2000 gráðum kaldari en yfirborðið kringum þá.

Kennari: Eggert J Levy 27

2-4 Sólin okkar: Sérstök stjarna

•

Sólblossi

er tegund sólstorma sem birtist sem ljósblossar á yfirborði sólar.

Kennari: Eggert J Levy 28

2-4 Sólin okkar: Sérstök stjarna

•

Sólvindur

er stöðugur straumur orkumikilla einda sem sólin sendir frá sér í allar áttir út í geiminn.

Sólvindurinn

og segulhvolf jarðar Kennari: Eggert J Levy 29

2-5 Þróun stjarna

•

Stjörnur þróast á “æviskeiði” sínu og það er háð massa þeirra hver örlögin verða.

• Í vetrarbrautum eru gríðarleg ský úr ryki og gasi sem kallast geimþokur. Á löngum tíma orsakar þyngdarkrafturinn að vetni kekkjast og fer að snúast um sjálfa sig þegar hitinn í miðju hennar hefur náð 15 milljón stigum fer af stað kjarnasamruni. Frumstjarna verður til.

Kennari: Eggert J Levy 30

2 – 5 Þróun stjarna

• Hafi massi stjörnunnar verið 1/10 – 10 sinnum massi okkar stjörnu á hún fyrir sér ármilljarða ævi þar sem vetni breytist í helín.

• Vetnið þrýtur að lokum og stjörnukjarninn dregst saman og hitnar meira. Nýjar kjarnabreytingar orsaka orkulosun sem veldur þenslu í ytri lögum og þau þenjast mikið út. Þau kólna og verða rauðari, rauður risi verður til. Kennari: Eggert J Levy 31

2 – 5 Þróun stjarna

Rauður risi

...verður til úr meðal stórri stjörnu þegar allt vetni er uppurið.

Kennari: Eggert J Levy 32

2 – 5 Þróun stjarna

• Rauði risinn heldur áfram að klára vetnið og hitna, þegar hitinn er orðinn 100 – 200 milljón stig fara helínkjarnarnir að mynda kolefni. Þá fer vetnisgasið að rjúka burt og mynda skel s.k. hringþoku. Kjarnasamruna er lokið, þyngdarkraftarnir valda því að stjarnan þjappast saman og verður að hvítum dverg. • Kjarnasamruninn veldur því að stjörnur lýsa.

Kennari: Eggert J Levy 33

2 – 5 Þróun stjarna

Hvítur dvergur verður til þegar allt helín í meðal stórri stjörnu hefur breyst í kolefni.

• Endalok hvíta dvergsins verða þau að hann hættir að senda frá sér orku og verður að dauðri stjörnu, svörtum dverg.

Kennari: Eggert J Levy 34

2 – 5 Þróun stjarna

•

Ævi massameiri

stjarna er önnur, þær þróast í fyrstu eins og meðalstórar stjörnur og verða að rauðum risum eða reginrisum. • Í massamiklum stjörnum heldur þyngdarkrafturinn áfram að draga saman kolefnið í kjarnanum. Þjöppunin veldur hækkun hitans í 600 milljón stig og þá fer af stað kjarnasamruni kolefnis í súrefni, nitur og jafnvel járn.

Kennari: Eggert J Levy 35

2 – 5 Þróun stjarna

• Þegar þessu marki er náð í massamiklum stjörnum fellur kjarninn saman og stífnar snögglega, við það myndast öflug höggbylgja sem losar úr læðingi gríðarlega sprengingu. Kallast stjarnan þá sprengistjarna. Kennari: Eggert J Levy 36

2 – 5 Þróun stjarna

• Mynd 2-40 Kennari: Eggert J Levy 37

2 – 5 Þróun stjarna

• Mynd 2-40 Kennari: Eggert J Levy 38

2 – 5 Þróun stjarna

• Sprengistjarna eða supernova Kennari: Eggert J Levy 39

2 – 5 Þróun stjarna

• Birtan frá sprengistjörnu getur jafnast á við milljón sólir. Hitinn verður allt að einn milljarður stiga og við það getur kjarnasamruni þyngri efna en járns orðið mögulegur og þeyst út í geiminn ásamt öðrum einfaldari frumefnum. • Öll þessi frumefni mynda nýja geimþoku með fjölda frumefna.

Kennari: Eggert J Levy 40

2 – 5 Þróun stjarna

• Hvað verður síðan um kjarna stjörnunnar ræðst af massa hennar. • Ef massinn var innan við 30 sólarmassar endar hún sem nifteindarstjarna gífurlega þétt í sér.

• Því minni sem massi stjörnu er þeim mun lengur lifir hún.

Kennari: Eggert J Levy 41

2 – 5 Þróun stjarna

• Nifteindastjörnur snúast afar hratt og senda frá sér útvarpsbylgjur. • Sendi nifteindastjörnur reglubundið frá sér bylgjurnar kallast þær tifstjörnur s.s. í krabbaþokunni með 30Hz.

Kennari: Eggert J Levy 42

2 – 5 Þróun stjarna

• Stjörnur sem í upphafi höfðu meiri en þrítugfaldan massa sólarinnar bíða enn önnur örlög. • Þegar sprengistjörnustiginu sleppir hefur stjörnukjarninn áfram svo mikinn massa að hann verður eigin þyngd að bráð, þegar kjarnasamruna er lokið og orka og þrýstingur frá honum vinna ekki lengur gegn þyngdinni. Kennari: Eggert J Levy 43

2 – 5 Þróun stjarna

• Þyngdarkrafturinn verður þá svo sterkur að ekkert sleppur úr þyngdarsviðinu jafnvel ekki ljós, svarthol hefur myndast. • Svarthol gleypir í sig allt í geimnum. • Vísindamenn geta greint svarthol á röngtengeislum sem berast frá þeim.

Kennari: Eggert J Levy 44

2 – 5 Þróun stjarna

• Sum svarthol eiga sér fylgistjörnu • Mynd 2-41 Kennari: Eggert J Levy 45

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Þvermál hennar er 109 jarðradíar og meðaleðlisþyngd 1,43g/cm³.

• Sólin er stöðug stjarna sem hefur og mun skína í milljarða ára.

• Snúningstími sólar er 25/35.

•

Yfirborðið, ljóshvolfið er 6000 K heitt gas,

það er bólótt sem orsakast af ljóslitu gasi sem leitar upp og kaldari dökkuleitu sem leitar niður.

Kennari: Eggert J Levy 46

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Miðja sólarinnar er 15 millj. K svo mikil orka berst þaðan sem geislun og straumar. (K = Kelvingráður) • Sólblettir eru fyrirbrigði með dökkan kjarna og ljósan kraga umhverfis, þar er hitinn 1500 K lægri en umhverfis.

• Þar er sterkt segulsvið.

Kennari: Eggert J Levy 47

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Sólblossar eru snögg en skammvin birtuaukning í nánd við sólbletti. Frá þeim berast mikið af orkuríkum ögnum og útfjólubláu ljósi.

• Utan við ljóshvolfið er lithvolfið það sést aðeins í almyrkva.

• Sólstrókar eru gríðarstórir gasstrókar sem teygja sig þúsundir km fyrir tilverknað segulsviðs. Þeir hafa mislangan líftíma.

Kennari: Eggert J Levy 48

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Sólkrónan er þunnur gashjúpur sem nær mörg sólarþvermál út frá sólinni. Hún sést aðeins við sólmyrkva, frá henni streyma rafhlaðnar agnir út í geiminn.

• Jarðstjörnurnar mynduðust úr reikistjörnuvísum sem innihéldu lítið af rokgjörnum efnum en innihéldu aðallega kísil- og málmsambönd. Þetta ferli er talið hafa staðið yfir í einungis nokkur 100 milljónir ára.

Kennari: Eggert J Levy 49

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Aukinn massi jók þyngdarsvið þeirra. Árekstrar ullu hækkun á yfirborðshita þeirra svo það varð fljótandi. Árekstrum fækkaði og skorpa myndaðist með fljótandi undirlagi s.k. kviku.

• Geislavirk efni í jarðstjörnunum hrörnaði og orka losnaði sem varð þess valdandi að kvikan þykknaði.

Kennari: Eggert J Levy 50

Sólin er venjuleg stjarna í meginröðinni

• Þyngri efni sukku en léttari söfnuðust í skorpunni. Við þetta breyttist stöðuorka í innri orku. Þetta ferli tekur enda en það er háð stærð jarðstjarnanna.

Kennari: Eggert J Levy 51