Einführung in die Sternentwicklung
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Astronomie Dozent:ThorstenNagel Protokollantin:BirteOstermann Protokoll 11.01.2017 Anmerkung:DieSkriptewerdenzumbesserenÜberblickauchinfarbigerAusführungaufdieHomepage gestellt,dadieAusdruckevonnunanschwarz-weißsind. EinführungindieSternentwicklung ErgänzungenzumhistorischenHintergrund: MithilfevoneinemPrismavordemTeleskopbeobachtetWollastonalserstesSpektrallinienderSonnein Form von dunklen Linien vor einem Regenbogen. Trotzdem gilt Von Fraunhofer als Entdecker der Spektrallinien. Williamina Fleming war eigentlich die Haushälterin von Edward Pickering. Zusammen mit mehreren anderen Frauen, den „female computers“ führte sie die Spektralklassifikationen durch und machte weitere große Entdeckungen im Gebiet der Sternenforschung. Sie gilt damit als Wegbegleiterin für FraueninderAstrophysikunddenNaturwissenschaftenallgemein. Frage:SinddieSpektrallinienimmergleich? DieLiniensindbeijedemSternunterschiedlich.Esistheutzutagemöglich,mitbesonderenTeleskopen BildervonSpektrenverschiedenerSternegleichzeitigzumachen. Das Gegenteil der Absorptionslinien sind die Emissionslinien, die als helle Linien in den Sternspektren erscheinenunddurchGaseerzeugtwerden.SosiehtdasLichtderLampeimRefektoriumbeispielsweise weiß aus, besteht aber eigentlich aus vier bunten Linien, die zusammen als weiß wahrgenommen werden. Durch verschiedene Färbung des Lichtes, kann festgestellt werden, als welchen Elementen die AtmosphäreeinesSternszusammengesetztist.SoverhältessichähnlichbeidenverschiedenenFarben vonSilvesterraketen,fürdieunterschiedlicheElementeeingesetztwerden. KleinerPhysik-Exkurs: Wenn ein Atom Licht verschluckt, dann können die Valenzelektronen, die sich in der äußersten, unvollständigen Schale des Atoms befinden, angeregt werden. Sie bewegen sich durch die zugeführte Energie in eine weitere Schale nach außen. Durch die Anziehungskraft des Kerns fallen die Elektronen aber schnell wieder in ihre ursprüngliche Schale zurück. Beim Zurückfallen wird Energie in Form von LichtineinerbestimmtenFarbefrei,jenachdeminwelcheSchaledasElektronfällt. Frage:Woherweißman,welcheLiniezuwelchemElementgehört? DamehrereAbsorptionslinieneinElementbestimmenwürden,gibteseinenKatalog,indemabzulesen ist,welcheLinienwelchesElementdefinieren.TrotzdemisteineeindeutigeBestimmungdesElements sehrschwierig,dabestimmteLinienauchimnichtsichtbarenLichtliegenkönnen. Frage:Warumsiehtmanüberhaupteine(dunkle)Linie? JenachdemumwelchesElementessichhandelt,wirddasLichtineinembestimmtenSpektralbereich absorbiert. Daraus ergibt sich eine Linie an dieser Stelle im Spektrum. Das Licht wird aber beim Zurückfallen des Elektrons wieder ausgesendet. Das Licht wird in alle Richtungen gestrahlt, daher entstehteinedunkleLinie,diejedochdurchdaswenigeausgestrahlteLichtwiederetwaserhelltwird. Astronomie Protokoll 11.01.2017 Dozent:ThorstenNagel Protokollantin:BirteOstermann ZumHerzsprung-Russell-Diagramm: Als das wichtigste Diagramm der modernen Astrophysik zeigt das Herzsprung-Russel-Diagramm die GeburtunddasLebenvonSternen.Eslässtsichfolgenermaßenbeschreiben: -DieFarbenaufderx-AchsestellennichtlineardieTemperaturdar -DerSpektraltypimdirektenZusammenhangmitderTemperaturistauchaufderx-Achseaufgetragen -y-Achse:HelligkeitdesSternsinsolarenEinheiten(VielfachesderSonnenleuchtkraft) - die eingezeichneten, parallelen Diagonalen geben den Radius des Sterns in Abhängigkeit zum Sonnenradiusan 90%allerSterneliegenaufderDiagonalen(Hauptreihe,mainsequence).DazugehörtdieSonneundalle Sterne, die im Zentrum Wasserstoff zu Helium fusionieren. Lediglich auf dieser Hauptreihe sind die SternenachihrerMassegeordnet(Schwersteobenlinks,leichtesteuntenrechts). Oben rechts befinden sich die riesen Sterne. Sie sind mit einem Radius von 700.000 Mio km 1000x größeralsdieSonne.EsgibtdortdieRotenoderBlauenRiesen.WennessichumRoteRiesenhandelt, findeteinMassenverluststatt,daderSterndieenormeMassenichtmehrhaltenkann. Unten sind die Weißen Zwerge, die „Sternleichen“. Sie sind so groß wie die Erde, besitzen aber im DurchschnittetwadieHälftederSonnenmasse.DiegenaueEntstehungundEntwicklungdereinzelnen GruppenwirdindennächstenStundenausführlichbehandelt.AlleStadienderSternentwicklungsindim Diagrammdargestellt. Frage:DurchläuftjederSternalleStadienderimDiagrammdargestelltenSternentwicklung? Nein, Startpunkt und Entwicklung der Sterne können unterschiedlich sein, das hängt von der AnfangsmasseabundobEinzelsternoderengerDoppelstern. Normalerweise würde ein sonnenähnlicher Stern irgendwann zum Riesen, dann zum Superriesen und letztendlich zum Weißen Zwerg werden. Es gibt aber auch Objekte, die als Weißer Zwerg nochmal zünden. Frage:WasistmitSternen,dieleichtersindals8%derSonnenmasse? Ein Stern muss mindestens die Masse von 8% der Sonnenmasse besitzen, um als Stern definiert zu werden.Esistnichtklar,wogenaudieObergrenzefürdieMassevonSternenliegt. Sterne, die leichter sind als 8% der Sonnenmasse, werden als Brauner Zwerg bezeichnet. Es findet im KernkeineFusionvonWasserstoff,sondernvonDeuteriumstatt.DaherleuchtetderBrauneZwergauch nichtstark.Letztendlichistunklar,wodieGrenzezwischeneinemBraunenZwergunddenGasplaneten liegt. Astronomie Dozent:ThorstenNagel Protokollantin:BirteOstermann Protokoll 11.01.2017
