Date post: | 05-Apr-2015 |
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KZO Wetzikon
Zustandsgrössen von Sternen
Astronomiefreifach HS 2001/2002
Stefan Leuthold
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 2
Wie untersuchen wir Sterne?
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 3
Gefundene Zustandsgrössen Bei der Sonne haben wir bestimmt:
Distanz (gilt für alle Sterne) Massen und Leuchtkraft (gilt nur für Sonne!) Scheinbare und absolute Helligkeit (gilt für alle Sterne) (Temperatur <=> Farbe) Spektrum
• Absorptionslinien/Emissionslinien• Lage des Maximums => Temperatur• Form der Kurve => Temperatur• Rot- und Blauverschiebung (=> Distanz, vgl.
Kosmologie)
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 4
Fehlende Zustandsgrössen Masse und Leuchtkraft aller Sterne
Massenbestimmung der Sonne erfolgte über Gravitationsgesetz mit Bewegung eines Himmelskörpers um einen Zentralkörper. Dies ist für Sterne nicht anwendbar. Ebenso können wir die Strahlung eines Sternes nicht mehr so messen wie die Strahlung der Sonne.
Alter der Sterne Muss mit Zusammensetzung (Produktion von neuen
Elementen im Sterninnern) und Temperatur verbunden sein (evtl. auch Grösse, ... ?)
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 5
Alter und Spektralklasse
O B A F G K Mviolett blau blau blau-weiss weiss-gelb orange-rot rot>28'000K 10'000-
28'000K7'500- 10'000K
6'000- 7'5000K
5'000- 6'000K
3'500- 5'000K
<3'500K
wenig sichtbare Absorptionslinien, schwache Balmer-Linien
stärkste Balmer-Linien, andere starke Linien
Balmer-Linien schwach, dominant sind ionisierte Ca-Linien
neutrale Metall-Linien am stärksten
Sterne mit am meisten H werden stärkste Balmer-Linien haben. Diese treten auf im blauen Bereich. Also...
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 6
Alter und Spektralklasse |2... er-scheinen junge Sterne blau.
Genauere Altersbe-stimmung in der Kosmo-logie.
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 7
Alter und Spektralklasse |3
wenige Linien wenige Elemente junger Stern
viele Linien viele Elemente alter Stern
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 8
Leuchtkraft
0 10 20 30-10-20-30
Sonne-26.5
Aldebaran1
Sirius-1.5
Schwächste gefundene28.5
Scheinbare Helligkeit bekannter Objekte
Blosses Auge≈ 6,5
Feldstecher~9
HubbleSpace
Telescope
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 9
Leuchtkraft |2
Stern mv Mv d (ly)
Sonne -26,8 4,83 ≈ 0
Alpha Centauri A 4,38 0,1 4,3
Rigel 0,14 -7,1 900
Deneb 1,26 -7,1 1600
Erde
Deneb:490 pc mv=1,26
Wenn Deneb 10 pc weit weg wäreMv=-7,1
Absolute Helligkeit := scheinbare Helligkeit in der Distanz 10pc.
Der Index v bei mv und Mv steht hier für «visuell», um klar auszudrücken, dass man nur von sichtbarem Licht redet.
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 10
Leuchtkraft |3 Absolute Helligkeit := scheinbare
Helligkeit in der Distanz 10pc. Bolometrische Helligkeit := absolute
Helligkeit inkl. nicht-sichtbare StrahlungSchreibweise mbol bzw. Mbol
(Bolometer: Gerät, welches Temperaturanstieg misst, welcher aufgrund der Strahlung in allen Wellen-längenbereichen auftritt.)
Distanz
unsichtbare Strahlung
mv
Mv
Mbol
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 11
Leuchtkraft |4 Meistens geschieht die Bestimmung der
bolometrischen Helligkeit in der Praxis über den sogenannten Farbindex, wobei im UBV-System die scheinbare Helligkeit eines Sterns gemessen wird in
U ultraviolette Helligkeit mU 365±68 nmB blaue Helligkeit mB 440±98 nmV visuelle Helligkeit mV 550±89 nm
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 12
Leuchtkraft |5 Die zugehörigen absoluten Hellligkeiten MU, MB
und MV werden mit der bekannten Formel m – M = 5 · log d – 5 (1)
berechnet, und daraus:
Farbindex ist unabhängig von Distanz [vgl. (1)].
U–B Farbindex: MU – MB
B–V Farbindex: MB – MV
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 13
Leuchtkraft |6BV-Farbindex: MB – MV
Je grösser der Farbindex, desto röter der Stern. Je kleiner der Farbindex, desto blauer der Stern.
Beispiel: Mbol Arktur = -0,3; Mbol Sonne = 4,7
Daraus ist ∆Mbol = 5, dies entspricht einem Faktor 100 in der Helligkeit, und damit auch in Luminosität (Sonne ≈ 4 · 1026 Watt, Arktur damit ≈ 4·1028 Watt)
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 14
Zustandsdiagramme Beziehungen zwischen
ZustandsgrössenM, R, L, Teff
Wichtigstes Diagramm 1913 das erste Mal vorgestellt vor Royal Astronomical Society in London von Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russel.
Ab
solu
te H
elli
gke
itA
bso
lute
Hel
lig
keit
-10hell
+15schwach
SpektraltypSpektraltypO5O5 M8M8
4000040000 TemperaturTemperatur 25002500
blaublau Farbe Farbe rotrot
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 15
Hertzsprung-Russel-Diagramm
Riesen
Weisse Zwerge
Hauptreihe
Masse pro Sonnenmasse
Helligkeit proSonnenhelligkeit
Spektraltyp
Temperatur/K
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 16
Hertzsprung-Russel-Diagramm |2
Astronomie. Zustandsgrössen von Sternen. Folie Nr. 17
Astronomie ist schön.
Credits: Die meisten PowerPoint Graphiken sind zusammengestohlen von der Swinburne University (http://astronomy.swin.edu.au/)Die Fotos sind aus Büchern und dem Internet gestohlen.