Die zustandsgrößen der sterne
Die Sterne 1. Die Zustandsgrößen der Sterne
1. Leuchtkraft : entspricht absoluter Helligkeit
2. Masse : aus Doppelsternbeobachtungen
3. Radius : aus verschiedenen komplizierten Methoden (u.a.
HRD)
4. mittlere Dichte : aus Radius und Masse (k = m/V)
5. Spektralklasse : Unterteilung entspricht Temperatur
6. Oberflächentemperatur
7. chemische Zusammensetzung
8. Rotation
9.
Magnetfeld
2. Sternentstehung und -entwicklung
( Objekte ) ( Prozesse )
Interstellare Materie
Globule
(kugelförmige Ansammlung von Materie; k = 10-21 g/cm3,
aber schon 1.000 -100.000mal dichter als eine Dunkelwolke)
Protostern
Hauptreihenstern
(die Entwicklung bis hierher dauert ca. 1Mrd. Jahre)
Riesenstadium
(Ausdehnung; im Kern: C-, O-, Fe-Entstehung; äußere Schichten:
He-Entstehung; Stern kann pulsieren: Veränderlicher)
Spätstadium
(Erlöschen der Kernfusion; Zusammenziehen und Auskühlen; (Super)nova)
m < 1,5 x mSonne ----> weißer Zwerg ( Dichte = 106 g/cm3 )
m > 1.
5 x mSonne ----> Neutronenstern ( Dichte = 1014 g/cm3 )
m > 5 x mSonne ----> Schwarzes Loch
3. Helligkeiten von Sternen
Scheinbare Helligkeit :à eines Sterns gibt an, wie intensiv die von diesem Stern zur Erde gelangte Strahlung ist, also wie hell uns der Stern erscheint. Die Helligkeit wird in Größenklassen ( 0te, 1te, 2te, 3te Größe usw.) m angegeben. Von Größenklasse zu Größenklasse nimmt die Intensität des Sternlichts um das 2,512fache ab.
à abhängig von : - Entfernung
- Strahlungsleistung
- dazwischenliegende Stoffe (zw.
Stern und Erde)
Wenn wir beim Vergleich von zwei Lichtquellen die eine als doppelt so hell empfinden wie die andere, dann ist die Intensität der helleren Lichtquelle gleich dem Quadrat der Intensität der schwächeren Lichtquelle.
Abb. 1: Intensitätsabnahme des Lichts
„Helligkeit“ wird auch „Größe“ des Sterns genannt (nicht der Durchmesser!)
Formelzeichen : m
Einheit : Größenklassen m
Bsp.: scheinbare Helligkeit von Sirius (" CMa)
m " CMa = - 1m,45
Absolute Helligkeit :à Die absolute Helligkeit ist die Bezeichnung für die Scheinbare Helligkeit, die ein Stern in einer Entfernung von 10 pc hätte. Somit ist sie frei von den Unterschieden der Entfernungen der Sterne. Die absolute Helligkeit ist ein direktes Maß für die Strahlungsleistung (Leuchtkraft) eines Sterns.
Formelzeichen : M
Einheit : Größenklassen m
Man verschiebt also in Gedanken die Sterne und überlegt, wie sich ihre Helligkeit ändern würde. Ein Stern, der näher als 10 pc steht, wird bei der Verschiebung lichtschwächer. Seine absolute Helligkeit ist geringer als die scheinbare Helligkeit. Bei einem Stern, der weiter als 10 pc entfernt ist, liegt der umgekehrte Fall vor.
Zusammenhang zw. scheinbarer und absoluter Helligkeit :
m - M = 5 lg r - 5
m : meßbar auf der Erde (photometrische Helligkeitsmessung)
M : erhält man aus dem Spektrum des Sterns
lg r : Logarithmus der Entfernung r (in pc)
à damit ist r berechenbar
Leuchtkraft bzw.
Strahlungsleistung :à Die gesamte von einem Stern pro Zeiteinheit abgegebene Energie bezeichnet man als die Leuchtkraft des Sterns. Der Begriff Leuchtkraft ist historisch entstanden. Es handelt sich dabei nicht um eine Kraft, sondern im physikalischen Sinne um eine Energie pro Zeiteinheit, also um eine Leistung. Die gesamte Strahlungsleistung der Sonne ist für uns nicht direkt meßbar, da die Erde nur einen Bruchteil davon erhält. Um die wahre Leuchtkraft eines Sterns ermitteln zu können, muß seine Entfernung bekannt sein.
PStr = E/t
Spektralklasse :à Die Einteilung in Spektralklassen (Spektraltypen) ist eine relativ grobe Unterteilung der Sterne nach Temperaturkriterien in ihren Linienspektren.
Die Reihenfolge, geschichtlich bedingt, läuft von den heißen zu den kühlen Sternen: O-B-A-F-G-K-M . Innerhalb dieser Gruppe erfolgt noch eine dezimale Unterteilung. Zur feineren Klassifizierung eines Spektrums werden weitere Parameter hinzugezogen.
4. Das Hertzsprung-Russel-Diagramm
Bsp.: 0.
Wega
Temperatur : 11.900 K
Strahlungsleistung : 50 PStr
5. Radien und Massen von Sternen
Veränderliche Sterne
Astronomische Entfernungsbestimmung
à Vermessung der Weite des Weltraums
Entfernung
Mond 1,3 Ls
Sonne 5,0 * 102 Ls = 8,3 Lmin
Pluto 2,0 * 104 Ls = 5,5 Lh
Proxima Centauri 1,3 * 108 Ls = 4,2 Ly
galaktisches Zentrum 8,6 * 1011 Ls = 3,0 * 104 Ly
Andromedanebel 7,3 * 1013 Ls = 2,2 * 106 Ly
Coma-Galaxienhaufen 2,0 * 1015 Ls = 6,3 * 107 Ly
Quasar PC1247+3606 3,7 * 1017 Ls = 1,2 * 1010 Ly
Verfahren der Entfernungsbestimmung
innerhalb des Sonnensystems
. Radio-Echo-Methode
. Keplersche Gesetze
innerhalb des Milchstraßensystems
. trigonometrische Parallaxenbestimmung
.
säkulare Parallaxen
. dynamische (hypothetische) Parallaxen
. Sternstromparallaxen
. photometrische Parallaxen
. Spektraltypparallaxen
. Veränderlichenparallaxen
.
Hauptreihenanpassung
. Best. des Winkeldurchmessers von Kugelsternhaufen
. Rotationsparallaxen
. Calciumparallaxen
. Verfärbungsparallaxen
extragalaktischer Objekte
.
*-Cephei-Sterne / Supernovae
. Bestimmung der Gesamthelligkeit eines Sternsystems
. Tully-Fischer-Beziehung
. Hubble-Beziehung
trigonometrische Parallaxen :à ist ein absolutes (primäres) Entfernungsbestimmungsverfahren, wobei die infolge einer Ortsveränderung (Erdrotation) entstandene parallaktische Verschiebung eines Sterns gemessen wird. Jeder Stern beschreibt im Laufe eines Jahres eine Ellipse (große Bahnhalbachse = parallaktischer Winkel / kleine Achse hängt von ekliptaler Breite des Sterns ab) .
Je größer die Entfernung r des Sterns ist, desto kleiner ist die parallaktische Verschiebung p des Sterns.
Beträgt r = 206.265 AE (3,0856 * 1013 km) , so ergibt sich eine jährliche Parallaxe von genau 1“ . Diese Entfernung wird als 1 Parallaxensekunde bezeichnet (kurz: Parsec) und als Längeneinheit verwendet. Die Entfernung r in Parsec und die Parallaxe p verhalten sich umgekehrt proportional.r = 1/p
1 pc = 3,3 Ly (rund)Die größte parallaktische Verschiebung haben:Proxima Centauri : 0,772 “
" Centauri : 0,750 “Die erste trigonometrische Entfernungsbestimmung gelang 1838 F.W.
Bessel mit dem Stern 61 Cygni. Trigonometrisch kann man bis 100 pc die Entfernung bestimmen.
6. Der Messier-Katalog
Nummer
NGC
RA
DEC
Sternbild
Bemerkungen
H
D
M1
1952
5h34,5
+22°01
Tau
Planetarischer Nebel; Krebsnebel
8,4
6`*4`
M2
7089
21h33,5
-00°49
Aqr
kugelförmiger Haufen
6,5
13`
M3
5272
13h42,2
+28°23
CVn
kugelförmiger Haufen
6,4
16`
M4
6121
16h23,6
-26°31
Sco
kugelförmiger Haufen
5,9
M5
5904
15h18,5
+02°05
Ser
kugelförmiger Haufen
5,8
17`
M6
6405
17h40,0
-32°12
Sco
kugelförmiger Haufen
4,2
M7
6475
17h54,0
-34°49
Sco
Offener Sternhaufen
3,3
M8
6523
18h03,7
-24°23
Sgr
Galaktischer Nebel; Lagunennebel
4,6
M9
6333
17h19,2
-18°31
Oph
kugelförmiger Haufen
7,9
M10
6254
16h57,2
-04°06
Oph
kugelförmiger Haufen
6,6
M11
6705
18h51,1
-06°16
Sct
Offener Sternhaufen
5,8
14`
M12
6218
16h47,2
-01°57
Oph
kugelförmiger Haufen
6,6
M13
6205
16h41,7
+36°28
Her
kugelförmiger Haufen
5,69
17`
M14
6402
17h37,6
-03°15
Oph
kugelförmiger Haufen
7,6
M15
7078
21h30,0
+12°10
Peg
kugelförmiger Haufen
6,4
12`
M16
6611
18h18,9
-13°47
Ser
Offener Sternhaufen; Adlernebel
6,6
35`*28`
M17
6618
18h20,8
-16°10
Sgr
Galaktischer Nebel; Omeganebel
6,9
46`*37`
M18
6613
18h19,9
-17°08
Sgr
Offener Sternhaufen
6,9
M19
6273
17h02,6
-26°16
Oph
kugelförmiger Haufen
7,2
M20
6514
18h02,6
-23°02
Sgr
Galaktischer Nebel; Trifidnebel
6,3
M21
6531
18h04,7
-22°30
Sgr
Offener Sternhaufen
5,9
M22
6656
18h36,4
-23°54
Sgr
kugelförmiger Haufen
5,1
24`
M23
6494
17h56,9
-19°01
Sgr
Offener Sternhaufen
5,5
M24
6603
18h18,4
-18°25
Sgr
Offener Sternhaufen
11,0
M25
IC4725
18h31,7
-19°14
Sgr
Offener Sternhaufen
4,6
M26
6694
18h45,2
-09°24
Sct
Offener Sternhaufen
8,0
M27
6853
19h59,6
+2243
Vul
Planetarischer Nebel; Hantelnebel
7,6
7`*8`
M28
6626
18h24,6
-24°52
Sgr
kugelförmiger Haufen
6,9
M29
6913
20h24,0
+38°31
Cyg
Offener Sternhaufen
6,6
M30
7099
21h40,4
-23°11
Cap
kugelförmiger Haufen
7,5
M31
224
0h42,7
+41°16
And
Galaxie; Andromedanebel
3,5
178`*63`
M32
221
0h42,7
+40°52
And
Galaxie; Begleiter von M31
8,2
8`*6`
M33
598
1h33,8
+30°39
Tri
Galaxie; Dreiecksnebel
5,7
62`*39`
M34
1039
2h42,0
+42°47
Per
Offener Sternhaufen
5,2
M35
2168
6h08,8
+24°20
Gem
Offener Sternhaufen
5,1
28`
M36
1960
5h36,3
+34°08
Aur
Offener Sternhaufen
6,0
12`
M37
2099
5h52,2
+32°33
Aur
Offener Sternhaufen
5,6
24`
M38
1912
5h28,7
+35°50
Aur
Offener Sternhaufen
6,4
21`
M39
7092
21h32,3
+48°26
Cyg
Offener Sternhaufen
4,6
M40
12h34,3
+58°21
UMa
Offener Sternhaufen
9,0
M41
2287
6h47,0
-20°46
UMA
Offener Sternhaufen
4,5
M42
1976
5h3503
-05°27
Ori
Galaktischer Nebel; Orionnebel
2,9
66`*60`
M43
1982
5h35,5
-05°16
Ori
Galaktischer Nebel
9,0
M44
2632
8h40,0
+20°00
Cnc
Offener Sternhaufen; Praesepe
3,1
95`
M45
3h47,0
+24°07
Tau
Offener Sternhaufen; Plejaden
1,2
110`
M46
2437
7h41,8
-14°49
Pup
Offener Sternhaufen
6,1
M47
2422
7h36,6
-14°29
Pup
Offener Sternhaufen
4,4
M48
2548
8h13,8
-05°48
Hya
Offener Sternhaufen
5,8
M49
4472
12h29,8
+08°00
Vir
Galaxie; (zugehörig zum Virgo-Haufen)
8,4
9`*7`
M50
2323
7h03,0
-08°21
Mon
Offener Sternhaufen
5,9
16`
M51
5194
13h29,9
+47°12
CVn
Galaxie; Strudelnebel
8,4
11`*8`
M52
7654
23h24,2
+61°36
Cas
Offener Sternhaufen
6,9
M53
5024
13h12,9
+18°10
Com
kugelförmiger Haufen
7,7
M54
6715
18h55,1
-30°28
Sgr
kugelförmiger Haufen
7,7
M55
6809
19h40,0
-30°57
Sgr
kugelförmiger Haufen
7,0
M56
6779
19h16,6
+30°11
Lyr
kugelförmiger Haufen
8,3
M57
6720
18h53,6
+33°02
Lyr
Planetarischer Nebel; Ringnebel
9,7
1`*1,4`
M58
4579
12h37,7
+11°49
Vir
Galaxie
9,8
M59
4621
12h42,0
+11°39
Vir
Galaxie
9,8
M60
4649
12h43,7
+11°33
Vir
Galaxie
8,8
M61
4303
12h21,9
+04°28
Vir
Galaxie
9,7
M62
6266
17h01,2
-30°07
Oph
kugelförmiger Haufen
6,6
M63
5055
13h15,8
+42°02
CVn
Galaxie
8,6
12`*8`
M64
4826
12h56,7
+21°41
Com
Galaxie
8,5
9`*5`
M65
3623
11h18,9
+13°06
Leo
Galaxie
9,3
M66
3627
11h20,3
+13°00
Leo
Galaxie
9,0
M67
2682
08h51,4
+11°48
Cnc
Offener Sternhaufen
6,9
30`
M68
4590
12h39,5
-26°45
Hya
kugelförmiger Haufen
8,2
M69
6637
18h31,4
-32°21
Sgr
kugelförmiger Haufen
7,7
M70
6681
18h43,2
-32°17
Sgr
kugelförmiger Haufen
8,1
M71
6838
19h53,7
+18°47
Sge
kugelförmiger Haufen
8,3
M72
6981
20h53,5
-12°32
Aqr
kugelförmiger Haufen
9,4
M73
6994
20h59,0
-12°38
Aqr
Vier Einzelsterne (Offener Haufen)
9,0
M74
628
01h36,7
+15°47
Psc
Galaxie
9,2
M75
6864
20h06,1
-21°55
Sgr
kugelförmiger Haufen
8,6
M76
650
01h42,2
+51°34
Per
Planetarischer Nebel
12,0
M77
1068
02h42,7
-00°01
Cet
Galaxie
8,8
7`*6`
M78
2068
05h46,7
+00°04
Ori
Galaktischer Nebel
8,0
M79
1904
05h24,2
-24°31
Lep
kugelförmiger Haufen
8,0
M80
6093
16h17,0
-2259
Sco
kugelförmiger Haufen
7,2
M81
3031
09h55,8
+69°04
UMa
Galaxie
6,9
26`*14`
M82
3034
09h55,8
+69°42
UMa
Galaxie
8,4
11`*5`
M83
5236
13h37,0
-29°52
Hya
Galaxie
7,6
M84
4374
12h25,1
+12°53
Vir
Galaxie
9,3
M85
4382
12h25,4
+18°11
Com
Galaxie
9,2
M86
4406
12h26,2
+12°57
Vir
Galaxie
9,2
M87
4486
12h30,8
+12°23
Vir
Galaxie; Vir A (zugehörig zum Virgo-Haufen)
8,6
7`*7`
M88
4501
12h32,0
+14°25
Com
Galaxie
9,5
M89
4552
12h35,7
+12°33
Vir
Galaxie
9,8
M90
4569
12h36,8
+13°10
Vir
Galaxie
9,5
M91
4548
12h35,4
+14°30
Com
Galaxie
10,2
M92
6341
17h17,1
+43°08
Her
kugelförmiger Haufen
6,5
11`
M93
2447
07h44,6
-23°53
Pup
Offener Sternhaufen
6,2
M94
4736
12h50,9
+41°07
CVn
Galaxie
8,9
11`*9`
M95
3351
10h44,0
+11°42
Leo
Galaxie
9,7
M96
3368
10h46,8
+11°49
Leo
Galaxie
9,2
M97
3587
11h14,9
+55°01
UMa
Planetarischer Nebel
11,2
M98
4192
12h13,8
+14°54
Com
Galaxie
10,1
M99
4254
12h18,8
+14°25
Com
Galaxie
9,8
M100
4321
12h22,9
+15°49
Com
Galaxie
9,4
M101
5457
14h03,2
+54°21
UMa
Galaxie
7,7
27`*26`
M102
5866
15h06,5
+55°46
Dra
Galaxie
10,0
M103
581
01h33,1
+60°42
Cas
Offener Sternhaufen
7,3
M104
4594
12h40,0
-11°37
Vir
Galaxie; Sombreronebel
8,3
9`*4`
M105
3379
10h47,9
+12°35
Leo
Galaxie
9,3
M106
4258
12h19,0
+47°18
CVn
Galaxie
8,3
18`*8`
M107
6171
16h32,5
-13°03
Oph
kugelförmiger Haufen
8,1
M108
3556
11h11,6
+55°40
UMa
Galaxie
10,1
M109
3992
11h57,7
+53°22
UMa
Galaxie
9,8
M110
205
00h40,3
+41°41
And
Galaxie; Begleiter des Andromedanebels
8,0
Astronomie-Themensammlung (Die Sterne)
© Christoph Rollwagen 1998
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schule.de
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