Punainen jättiläistähti on jättiläistähti, jonka alkuperäinen massaluokka on yleensä pienempi tai keskisuurempi kuin erittäin massiivisilla tähdillä — tyypillisesti noin 0,5–8 kertaa Auringon massan suuruusluokkaa. Ne on nimetty ulkonäkönsä mukaan, koska niiden pintalämpötila on alhaisempi kuin kuumemmilla tähdillä ja ne näyttävät punaisilta (tai oransseilta) ja ovat kooltaan hyvin suuria. Monet punaiset jättiläiset ovat tilavuudeltaan niin suuria, että niiden sisään mahtuisi tuhansia tai jopa miljoonia meidän kaltaisiamme aurinkoja. Tunnettuja esimerkkejä ovat Aldebaran, Arcturus, Betelgeuse ja Mira.

Miten punainen jättiläinen syntyy

Tähti muuttuu punaiseksi jättiläiseksi, kun sen ydin kuluttaa loppuun pääpolttoaineensa (vedyn) ja ytimessä ei enää tapahdu vetyfuusiota. Kun ydinfusion hiipuu, tähti alkaa kutistua ytimen alueelta samalla kun sen uloimmat kerrokset kuumenevat ja laajenevat. Tällöin tähden pinta viilenee, mutta sen säde kasvaa huomattavasti, minkä seurauksena kokonaisvaloa (luminoisuus) voi kasvaa tai pysyä korkeana suuren pinta-alan ansiosta. Monilla punaisilla jättiläisillä on inertti heliumydin ja vetyä palaa enää ympäröivässä kuorekkeessa; myöhemmin helium voi syttyä ytimessä (heliumfuusio) — matala- tai keskimassaisilla tähdillä tämä voi tapahtua räjähtävästi ns. helium-iskun (helium flash) muodossa.

Ominaisuuksia

  • Säde: useista kymmenistä jopa satoihin kertoihin Auringon säteeseen verrattuna.
  • Pintalämpötila: tyypillisesti noin 2 500–5 000 K, minkä vuoksi tähdet näyttävät oransseilta tai punertavilta.
  • Säde ja luminositeetti: suuri säde kompensoi alhaista pintalämpötilaa, joten kokonaisluminoisuus voi olla huomattavasti Auringon yli.
  • Spektri: usein spektriluokissa K ja M; näkyvät vahvat moleculariset absorptio-/emissioviivat (esim. TiO), jotka tekevät väristä punertavan.
  • Muuttuvuus ja pulsaatio: monet punaiset jättiläiset ovat pulsuroivia muuttuvia (kuten Mira), joiden kirkkaus vaihtelee ajan kuluessa.
  • Massanmenetys: voimakkaat tähtituulet ja pulsaatio voivat johtaa merkittävään aineen menetykseen, pölyn muodostumiseen ja lopulta planeettakehän kaltaisten kaasupilvien (planetaaristen utujen) syntyyn.

Elinkaari ja loppuvaiheet

Pienemmät ja keskimääräiset tähdet (kuten meidän Aurinkomme) viettävät pitkän ajan pääjaksotähtinä ennen siirtymistään punaiseksi jättiläiseksi. Tutkijat uskovat kuitenkin, että viiden miljardin vuoden kuluttua auringostamme tulee punainen jättiläinen. Sen säde kasvaa arviolta jopa noin 100–300 kertaa nykyisestä; usein mainitaan noin 200-kertainen halkaisija. Tällainen laajeneminen tekee siitä niin suuren, että se saattaa nielaista lähellä olevia planeettoja kuten Merkuriuksen ja Venuksen — ja mahdollisesti Maan, riippuen planeettojen radan ja tähden laajenemisprosessin yksityiskohdista.

Myöhemmin, massasta riippuen, tähti voi kulkea asymptootisen jättiläisvaiheen (AGB) kautta ja menettää ulkokerroksiaan muodostamaan planeettakehän, jonka ytimenä jää valkoinen kääpiö. Paljon massiivisemmat tähdet voivat sen sijaan muuttua punaisiksi superjättiläiksi ja päätyä supernovaräjähdyksiin.

Tähdet taivaalla — tunnetut esimerkit

  • Arcturus — kirkas oranssinkeltainen jättiläinen, joka näkyy helposti paljain silmin; tyypillinen K-luokan jättiläinen.
  • Aldebaran — punertava jättiläinen, tähtikuviossa Härkä, myös helposti havaittava öisellä taivaalla.
  • Betelgeuse — tunnettu punainen jättiläinen (itse asiassa punainen superjättiläinen), jonka kirkkaus vaihtelee ja joka on yksi lähimmistä superjättiläisistä; sen lopullinen kohtalo voi olla supernova.
  • Mira — klassinen esimerkki pulsaroivasta muuttuvasta punaisesta jättiläisestä, jonka kirkkaus vaihtelee selvästi jaksoittain.

Miksi punaiset jättiläiset ovat tärkeitä

Punaiset jättiläiset rikastuttavat galaksia raskaammilla alkuaineilla ja pölyllä massanmenetyksensä kautta, vaikuttavat planeettajärjestelmien kohtaloihin ja antavat tutkijoille mahdollisuuden ymmärtää tähtien kehitystä. Ne ovat myös helposti havaittavia esineitä taivaalla ja toimivat tärkeinä kohteina spektroskopisille ja astroseismologisille tutkimuksille.