Was sind Doppelsterne[1]?
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Spike Teleskop Observer Array STOA II Was sind Doppelsterne? Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 Was sind Doppelsterne [1]? Wir hatten ja schon mehrfach drüber gesprochen, das unsere Sonne[2] etwas ganz besonderes ist. Das sie dafür sorgt, das wir hier auf der Erde einen so paradiesischen Platz haben. Nun ist unsere Sonne in dem Fall mal etwas ganz besonderes, weil die allermeisten Sterne geboren werden in Doppelsternsysteme[1], oder sogar in Mehrfachsystemen[3]. tet. Naja nicht so ganz, weil zwischen diesen beiden Sternen ja eine Menge passiert. etwas besonderes, weil sie für den Astrophysiker[4] ein Labor[5] darstellen. Und zwar deshalb, weil sich in einem Doppelsternsystem, isoliert vom Rest (quasi), die Auswirkungen von 2 oder mehreren großen Massen[6] gegenseitig und um einander herum untersuchen lassen. Mehrere Quellen gehen von mehr als 50% aus. Bei Wikipedia heißt es das 60% – 70%[1] aller sonnenähnlichen Sterne Doppelsterne sind. Also sie sind jedenfalls viel häufi- Da gibt es zum einen die Dopger als Einzelsterne wie unsere pelsterne, die ein gemeinsaNun was sind Doppelsterne? Sonne. mes Zentrum umkreisen. Iss klar, das sind 2 Sterne und die Frage ist damit beantwor- Doppelsterne[1] sind deshalb Also das Zentrum in der Mitte Thema 63 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu und Beide drehen sich um das Zentrum herum. Sogenannte Physische Doppelsterne[7]. Was auf beiden Bilder schon auffällt ist, das beide Sterne sehr eng beieinander stehen was naturgemäß zu einer immensen gravitatorischen[8] Beeinflussung führt. Die zerren an einander, dass sich die Balken biegen. Wir merken es ja schon, wie sich Erde[9] und Mond[10] geSeite 1 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Was sind Doppelsterne? genseitig beeinflussen, und als schlimmer, die Dinger sind ja sichtbarstes Zeichen dafür die viel viel größer. Als Vergleich: Gezeiten[11] entstehen lassen. Unsere Sonne hat nicht ganz 333.000 Erdmassen. [12] Beide Himmelskörper sind lange nicht so schwer wie Wenn also 2 solcher Brummer Sterne[13], aber sie ziehen an- umeinander kreisen, dann tut einander, nicht nur der sich einiges. Mond[10] an der Erde[9], was wir durch Ebbe[14] und Flut[15] Was tun also zwei Partner in sehen können. Auch haben die einer 2er-Beziehung? Bleiben Gezeitenkräfte[11] den Mond sie wie sie sind, oder veränvöllig abgebremst und ihn in dern sie sich? Das kennt man seiner Drehung um sie Erde[9] ja auch im menschlichen Besynchronisiert[16], sodass wir reich, das eine 2er-Beziehung immer die selbe Seite vom einen durchaus verändern Mond[10] sehen. Also der Mond kann. zieht an der Erde und die Erde andererseits auch am Mond. Nun sind Sterne[13] sehr gesellige Himmelskörper[12] und so Und genauso ist es auch bei gibt es nicht nur 2er-SternsysSternen, nur ist es da viel teme, sondern auch 3er- 4erThema 63 Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 und 5er- Sternsysteme. Also Während sie immer kleiner die Zahl ist nicht genau festge- wird, bleibt der Drehimpuls[18] legt. Nun, warum ist das so? aber erhalten, weil der Drehimpuls[18] eine ErhaltungsgröDas ist ganz einfach, da stellen ße[19] ist. Das führt nun wir uns mal folgendes vor. unweigerlich dazu, dass die Wolke immer schneller wird. Nehmen wir wieder mal so eine handelsübliche Molekül- Wie bei der Drehung eines wolke[20], mit einer Ausdeh- Eiskunstläufers, der die Arme nung von sagen wir 100 Par- zunächst weit auseinander sec[21], das sind 326 Lichtjah- hat.... re[22]. … und immer schneller wird, Die hat wie alles im Univer- wenn er die Arme anlegt. sum einen leichten Drehimpuls[18] und kühlt ab, das heißt Aber nun bekommt die Wolke der Strahlungsdruck[17] nimmt ein Problem. Sie kann nicht ab, und die Schwerkraft[8] ge- mehr so gut unter ihrer eigewinnt. Sie fällt unter ihrer ei- nen Schwerkraft[8] zusammengenen Schwerkraft[8] zusamm- fallen, weil die Zentrifugalken. Man sagt, sie kollabiert. raft[23] alles auseinander treibt. HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 2 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Nun hat sie 2 Möglichkeiten. Erstens, es bildet sich in der Mitte ein großer Brocken. So wie es in unserem Sonnensystem[24] passiert ist. Eine Sonne, und ganz viele Bröckchen drum herum. Das ist wie gesagt die große Ausnahme, weil eine andere Lösung viel einfacher ist. Und zwar bilden sich mehrere Brocken aus, und die drehen sich dann umeinander. Teilen sich den Drehimpuls[18], und so kann sich die Wolke weiter zusammenziehen. Das ist die Ideallösung, deshalb gibt es 80%-90% davon, laut Prof. Dr. H. Lesch. WikiThema 63 Was sind Doppelsterne? pedia geht von 60%-70% aus. der Sternentwicklung[30]. Ist ein Stern[13] sehr groß, hat er viel Schwerkraft, und die drückt massiv auf den Kern. Die Fusionsrate steigt an, er setzt sein Material schneller Man stellte fest, dass die um, der Stern wird heller, beiden Sterne meistens gleich dafür lebt er nicht so lange. alt sind, sie sind also im übertragenen Sinne am selben Wenn man also ein DoppelsTag geboren worden. ternsystem[1] betrachtet, weiß man schon mal, dass sie gleich Wichtig hierbei ist noch, das alt sind, und wenn sie unterSterne ja Fusionsreaktoren[25] schiedliche Massen[31] haben, sind, in denen sich Kernfusio- sollten sie sich auch unternen[26] abspielen. Sie fusionie- schiedlich verhalten. ren Wasserstoff[27] zu Helium[28], und wenn der verbrannt Nun gibt es da etwas sehr ist, beginnt das Kohlenstoffb- merkwürdiges. Man nennt es rennen[29], u.s.w., Anschließ- das Algol[32]-Paradoxon[33]. end alle weiteren Brennphasen Wenn also solche Doppelsterne entstehen: Was haben sie nun für Möglichkeiten? Gibt´s da verschiedene? HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 Algol[32] ist bekannt seit etwa 400 Jahren als veränderlicher Stern[35]. Im arabischen Mittelalter hat man ihn bereits mit bloßem Auge am Himmel beobachten können und stellte eine Helligkeitsveränderung alle 3 Tage fest. (Nicht ganz, 2,87 Tage) Algol[32] steht im Sternbild Perseus[36], benannt nach Perseus[37], Sohn des Zeus, aus der griechischen Heldensage, das war ja der, der die Medusa[38] gekillt hat. Medusa war ja die, die einen in Stein verwandelte, wenn sie einen ansah. Und in diesem Sternbild Perseus[36] gibt es einen Stern Names Ra´s al Guhl[40], der Kopf Seite 3 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Was sind Doppelsterne? des Dämons. Batman-Fans kennen auch Ra´s al Guhl als Gegenspieler[39] Batmans. Aber das nur am Rande, zurück zum Sternbild Perseus und der Stern Ra´s al Guhl. wir von der Seite her sehen und alle nicht ganz 68 Stunden dreht sich das System einmal um sich selbst. Alle 34 Stunden bedeckt der eine den anderen. Claudius Ptolemäus[41] beschrieb seiner Zeit 48 Sternbilder, und eines davon war Perseus, mit dem veränderlichen Stern. Denn den konnte man damals schon mit bloßem Auge sehen, ohne Teleskop. Seit wir nun gute Teleskope haben und diese Doppelsterne richtig beobachten können, wissen wir, was sich bei diesen „Bedeckungsveränderlichen“[35] abspielt. Nun gibt es wie gesagt 2 Bedeckungen. Einmal ist es so, dass der eine Stern dazu führt, dass die Leuchtkraft drastisch absinkt und man den Unterschied mit bloßem Auge sieht, beim 2ten mal ist es so, das man schon sehr gute Teleskope braucht, um eine Schwächung der Leuchtkraft messen zu können. Woran liegt das? Algol [32] Thema 63 Normalerweise ist es so, dass ist ein System, was der eine Stern kleiner ist, leuchtschwächer und immer wenn der vorne ist, verdunkelt er stark den größeren dahinter. Die Lichtkurve fällt also drastisch ab. Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 aufbringt und somit einen viel größeren Druck auf den Inneren Fusionskern[44] bringt. Er verbrennt viel Schneller. Ein Doppelsternsystem[1] in Verschwindet jedoch der klei- dem beide Sterne so sehr unnere Stern hinter dem Größen, terschiedlich alt sind. Das ist so fehlt von der Gesamtstrahl- wirklich selten. leistung weniger und die Abdunklung ist weit geringer. An Wenn also ein Stern[13] mit weder Gesamtleuchtkraft des niger Masse[6] seinen WasserSystem ändert sich praktisch stoff[27] zu Helium[28] verüberhaupt nichts, oder nur we- brennt, dann wird er sich in alnig. ler Ruhe entwickeln. Es passieren keine unerwarteten Normalerweise ist es so, dass Ausbrüche, oder wahnsinnig der kleinere Stern, mit weni- große Umsetztungsprozesse, ger Masse, viel langsamer der macht in Ruhe vor sich brennt und deshalb viel älter hin, und das dauert. Der wird sein muss, als der große Stern, alt. der viel mehr Gravitation[43] HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 4 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Ein großer Stern[13] hingegen, bringt ganz erhebliche [43] Schwerkraft auf den inneren Kern des Sterns[13]. Da passieren die Fusionsprozesse[44] erheblich schneller und in viel größeren Mengen. Obwohl er größer ist, wird er schneller sein Feuer verschossen habe und er wird lange nicht so alt. Das Agol-Paradoxon ist nun das, dass der kleine Stern viel blauer ist, und der kleine Stern hat viel mehr Masse und zieht Material vom Großen ab. Der große Stern hat im inne- Thema 63 Was sind Doppelsterne? ren seinen Wasserstoff[27] zu Helium[28] verbrannt, und nun setzt das Heliumbrennen[45] ein. Der Stern wird im inneren immer heißer und bläht sich auf. Das lässt ihn immer größer werden. Wenn er aber immer größer wird, dann entfernen sich seine äußeren Schichte immer weiter von Kern, was dazu führt, das Außen die Schwerkraft immer geringer wird. (die Schwerkraft nimmt ja mit dem Quadrat zur Entfernung ab). Das wiederum führt dazu, das seine Hüllen immer dünner werden, bis sie aufreißen und er sie verliert, weil die Schwerkraft nicht mehr ausreicht, um sie halten zu können. Er gibt das Material dann an den kleinen Blauen ab. Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 Anderen abgegeben wird, und überprüft so die Keplerschen Gesetzte[46]. Man kann sogar die Relativitätstheorie[47] daran überprüfen. Also so ein Doppelsternsystem ist eine spannungsgeladeSolche Veränderlichen sind ne Zweierbeziehung, oder um deshalb für die Astrophysik so es mit Kurt Tucholsky[48] zu interessant, weil man auf ganz sagen: engem Raum quasi ein abgeschlossenes Labor hat, Wenn 2 heiraten ist einer der um Gesetzmäßigkeiten zu Dumme. Nur wenn 2 Dumme prüfen. heiraten, kann das auch mal gut gehen. Man misst die Menge des Materials, was von Einem zum HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 5 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Was sind Doppelsterne? Quellennachweis [1] Doppelsterne [14] Ebbe https://de.wikipedia.org/wiki/Ebbe http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelstern [15] Flut https://de.wikipedia.org/wiki/Flut [2] Sonne http://de.wikipedia.org/wiki/Sonne [16] synchronisierte Umlaufbahn [3] Mehrfachsternsystem https://de.wikipedia.org/wiki/Mond#Umlaufbahn http://de.wikipedia.org/wiki/Mehrfachsternsystem [17] Strahlungsdruck #Mehrfachsterne https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlungsdruck [4] Astrophysiker [18] Drehimpuls http://de.wikipedia.org/wiki/Astrophysiker https://de.wikipedia.org/wiki/Drehimpuls [5] Labor http://de.wikipedia.org/wiki/Labor [19] Erhaltungsgröße [6] Masse http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_ https://de.wikipedia.org/wiki/Erhaltungsgr %28Physik%29 %C3%B6%C3%9Fe [7] Typen von Doppelsternen [20] Molekülwolke http://de.wikipedia.org/wiki/Doppelstern#Typen_ https://de.wikipedia.org/wiki/Molek von_Doppelsternen %C3%BClwolke [8] Gravitation / Schwerkraft [21] Parsec https://de.wikipedia.org/wiki/Parsec https://de.wikipedia.org/wiki/Schwerkraft [22] Lichtjahr [9] Erde https://de.wikipedia.org/wiki/Erde https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtjahr [10] Mond https://de.wikipedia.org/wiki/Mond [23] Zentrifugalkraft [11] Gezeiten http://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifugalkraft https://de.wikipedia.org/wiki/Gezeiten [24] Sonnensystem [12] Himmelskörper http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem https://de.wikipedia.org/wiki/Himmelsk [25] Fusionsreaktor %C3%B6rper http://de.wikipedia.org/wiki/Fusionsreaktor [13] Stern https://de.wikipedia.org/wiki/Stern [26] Kernfusion Thema 63 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 http://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion [27] Wasserstoff http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff [28] Helium http://de.wikipedia.org/wiki/Helium [29] Kohlenstoffbrennen http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffbrennen [30] Sternentwicklung http://de.wikipedia.org/wiki/Sternentwicklung#St ernentwicklung [31] Masse http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_ %28Physik%29 [32] Algol http://de.wikipedia.org/wiki/Algol_ %28Stern%29 [33] Paradoxon https://de.wikipedia.org/wiki/Paradoxon [34] veränderlicher Stern http://de.wikipedia.org/wiki/Ver %C3%A4nderlicher_Stern [35] Bedeckungsveränderlicher Stern http://de.wikipedia.org/wiki/Bedeckungsver %C3%A4nderlicher_Stern [36] Perseus ( Sternbild) http://de.wikipedia.org/wiki/Perseus_ %28Sternbild%29 Seite 6 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II [37] Perseus (Sohn des Zeus) http://de.wikipedia.org/wiki/Perseus_ %28Sternbild%29 [38] Medusa http://de.wikipedia.org/wiki/Medusa [39] Ra´s al Guhl http://batman.wikia.com/wiki/Ra%27s_al_Ghul [40] Ras al Guhl Geschichte http://de.wikipedia.org/wiki/Perseus_ %28Sternbild%29#Geschichte [41] Claudius Ptolemäus http://de.wikipedia.org/wiki/Ptolem%C3%A4us [42] Physiker Thema 63 Was sind Doppelsterne? Spike Jupiter, Sim 6 Kapitel 3 von 12 http://de.wikipedia.org/wiki/Physiker [43] Gravitation / Schwerkraft https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation [44] Fusionskern https://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion [45] Heliumbrennen http://de.wikipedia.org/wiki/Drei-Alpha-Prozess [46] Keplerschen Gesetze http://de.wikipedia.org/wiki/Keplersche_Gesetze [47] Relativitätstheorie http://de.wikipedia.org/wiki/Relativit %C3%A4tstheorie [48] Kurt Tucholsky http://de.wikipedia.org/wiki/Kurt_Tucholsky [49] Was sind Doppelsterne? Teil 1 http://www.youtube.com/watch?v=h_GLCg2feg&list=PL74CFF4C2B87A11BE [50] Was sind Doppelsterne? Teil2 http://www.youtube.com/watch? v=1L7zecuuMjM&list=PL74CFF4C2B87A11BE HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Jupiter http://soloton.selfhost.eu Seite 7 von 7
