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