von mara-marei richter einleitung hertzsprung-russell-diagramm sternentwicklung Übersicht
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Von Mara-Marei Richter
Einleitung
Hertzsprung-Russell-Diagramm
Sternentwicklung
Übersicht
Einige technische Daten der Sonne
Radius RS 6,958 . 105 km 109 RE
Masse MS 1,985 . 1030 kg 3,32 . 105 mE
Mittlere Dichte S 1,41 g . cm-3 0,26 E
Leuchtkraft LS 3,861 . 1023 kW
Oberflächentemperatur Teff 5 790 K
Mittlere Entfernung Erde–Sonne 149,6 . 106 km1 AE=4,85 . 10-6 pc
Einleitung
Was sind Sterne?
Ein Stern ist eine massereiche selbstleuchtende Gaskugel, die durch die eigene Schwerkraft zusammengehalten wird.
Überreste einerSternexplosion,der sog. Supernovavor 15.000 Jahren in ungefähr2.500 Licht-jahren
Hertzsprung-Russell-Diagramm
Ejnar Hertzsprung (1873–1967)
Henry Norris Russell (1877–1957)
Leuchtkraft und Oberflächentemperatur
Die Leuchtkraft ist die je Sekunde vom Stern abgestrahlte Energie – die Strahlungsleistung.
424 effTRL
Problem: Bestimmung der Sternradien
=5,67 . 10-8 W . m-2 . K-4
Absolute und scheinbare Helligkeit
Die absolute Helligkeit M bezeichnet die scheinbare Helligkeit, die ein Stern in einer Entfernung von 10 pc hätte.
Sie ist damit ein Maß für die Leuchtkraft.
1 pc=3,26 Lichtjahre
Absolute und scheinbare Helligkeit
Das psycho-physischen Grundgesetz von Fechner und Weber (1859):
Empfindung proportional dem Logarithmus des Reizes
S(0): Strahlungsstrom S für den Stern Wega
)0(lg5,2
S
Sm
Absolute und scheinbare Helligkeit
Bestimmung der absoluten Helligkeit:
2
2
10
10
rS
S
Entfernung des Sterns r in Parsec
Absolute und scheinbare Helligkeit
Bestimmung der absoluten Helligkeit:
5lg5lg5,210
r
S
SMm
Absolute und scheinbare Helligkeit
Maßeinheit der Helligkeit:
scheinbare Helligkeit
Sonne: -26,m70
NullpunktPolarstern: +2,m12
Entfernungsbestimmung
DefinitionParsec
Lichtjahrekmkm
p
AErpc
r
AEp
26,310086,3"1tan
106,149
tan
11
1tan
136
Entfernungsbestimmung
Parallaxe
1838 erste Messung von Sternparallaxen durch:
Bessel 61 CygniStruve Centauri Henderson Wega
Entfernungsbestimmung
Spektralklassen
– charakterisiert Art des Sternspektrums
– kennzeichnet bestimmten Bereich der Oberflächentemperatur
– bestimmt Farbe des Sternlichtes
– Spektralklasse der Sonne: G2
Spektralklassen
Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me
Sternentwicklung
Sternentstehung
Adlernebel
Sternentstehung
Gravitationsinstabilität
potkin EE2
1
Virialsatz
Sternentstehung
Gravitationsinstabilität
R
MGEund
m
MkTE pot
Hkin
2
5
3
2
3
k=1,38 . 10-23 J/K BoltzmannkonstanteG=6,67 . 10-11 Nm2/kg2 Gravitationskonstante Form des Wasserstoffs
(=1 für H und =2 für H2)
mH=1,67 . 10-27 kg Masse eines H-Atoms
Sternentstehung
Gravitationskollaps
)(5
)(5
2
1
2
MasseJeansm
RT
G
kM
KriteriumJeansm
MkT
R
MG
EE
H
H
kinpot
Sternentstehung
Kollaps
Sternentstehung
Fragmentation
NGC 2264
Sternentstehung
Grenzen der Sternmasse
SMM 90max
Sternentstehung
Protosternphase
Bei Phasenübergängen:
Kollaps ohne Temperatur-erhöhung
Sternentstehung
Vor-Hauptreihen-Phase
– M<0,08 MS Braune Zwerge
– M<3 MS z. B.: T-Tauri-Sterne
– M>3 MS z. B.: Herbig-Ae/Be-Sterne
Sternentstehung
Vor-Hauptreihen-Phase
Entwicklungsweg im HRD füreinen Protostern mit M=1 MS
nach Modellrechnungen
Entwicklungsweg im HRD füreinen Protostern mit anfänglich M=60 MS nach Modellrechnungen
Wasserstoffbrennen
pp-Prozeß
Bilanzgleichung
MeVHeep e 2,26224 42
ppI-Prozeß
sMeVHepd
aMeVedpp e
1049,5
1019,132
10
aMeVpHeHeHe 642
32
32 1086,122
Wasserstoffbrennen
ppII-/ppIII-Prozeß
ppII-Reaktion ppIII-Reaktion
MeVBeHeHe 59,174
42
32
MeVHeHepLi
MeVLieBe e
35,17
86,042
42
73
73
74
MeVHeHeBe
MeVeBeB
MeVBpBe
e
03,3*
02,14*
14,0
42
42
84
84
85
85
74
Wasserstoffbrennen
CNO-Zyklus
MeVHeCpN
MeVeNO
MeVOpN
MeVNpC
MeVeCN
MeVNpC
e
e
96,4
76,1
29,7
54,7
51,1
94,1
42
126
157
157
158
158
147
147
136
136
137
137
126
Verweildauer auf der Hauptreihe:
5,25,3
~ MM
M
L
EH
S
SH LL
MM
/
/106 9
Faustformel:
Wasserstoffbrennen
Literatur:
Zimmermann, H.; Weigert, A.: ABC-Lexikon Astronomie. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag 1995
Winnenburg, W. : Einführung in die Astronomie. Mannheim: BI-Wissenschafts-Verlag 1990
Voigt, H. H. : Abriß der Astronomie. Mannheim: BI-Wissenschafts-Verlag 1991
Unsöld, A.; Baschek, B. : Der neue Kosmos. Berlin: Springer-Verlag 1991
Bergmann; Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik. Bd. 8. Berlin: de Gruyter, 1997
