Dieser Blockartikel reiht sich in meine Reihe „Geklemmte Astronomie mit der alpinen Sternwarte“ ein. Die alpine Sternwarte ist ein Klemmbaustein-Set der Firma Lumibricks mit vielen Bauelementen, die astronomische Themen repräsentieren. Ich möchte daher Informationen zu diesen Themen mit dem Erfahrungsbericht für dieses Set verknüpfen. Die bisherigen Beiträge sind:
- Startartikel: Klemmst Du noch oder astronomisierst Du schon?
- Thema 1: Licht in der Astronomie
- Thema 2: Voyager Raumsonden – Alles V’ger oder was?
- Thema 3: Beobachtungsnächte, Hobby-Astrofotografie und heiße Getränke
- Thema 4: Urknall und Entwicklung des Universums
- Thema 5: Gravitationswellendetektoren für die Erweiterung der kosmologischen Beobachtung
- Thema 6: Dieser Artikel
Mit dem Bau des nächsten Stockwerks steht nun das Thema „Hertzsprung-Russel-Diagramm“ im Fokus:
Danach zeige ich noch im Überblick weitere Bausteine, die sich auf astronomische Themen beziehen. Die sogenannten „honorable Mentions“. Bilder vom Bauabschnitt und die Bauerfahrung schließen den Blogartikel dann ab.
Hertzsprung-Russel-Diagramm
Das Hertzsprung-Russel-Diagramm auf dem Baustein ist natürlich vereinfacht abgebildet. Eine erste Beschreibung, was dort abgebildet ist und welche grafische Darstellung sich daraus ergibt, zeigt der Artikel „Was ist das Hertzsprung-Russell-Diagramm?“ vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie.
Das ist natürlich erst einmal „nur“ eine technische Beschreibung, dass Helligkeit/Luminosität eines Sterns gegen seine Temperatur/Spektralklasse/Farbe aufgetragen wird.
- Der Artikel „Vom Leben und Sterben der Sterne: das Hertzsprung-Russell-Diagramm“ von Florian Freistetter auf ScienceBlogs erklärt dies im Detail.
- Noch weiter in die Details geht Alderamin auf ScienceBlogs mit „Das Hertzsprung-Russell-Diagramm: Teil 1, die Ursprünge“.
Doch was lässt sich aus dem Diagramm nun herauslesen? Wenn man in bestimmten Richtungen unter Berücksichtigung der Abzweigungen den Weg der „Äste“ im Diagramm nachvollzieht, zeigt dies die möglichen Entwicklungen und Lebenswege der Sterne. Außerdem lassen sich Eigenschaften der Sterne ableiten.
Ich fasse dies zuerst stichpunktartig zusammen. Dies soll eine grobe Orientierung ermöglichen, wie das Diagramm zu lesen ist. Danach führe ich einige Blogartikel auf, welche die detaillierten Informationen liefern.
Sternentstehung und Hauptreihenphase (die längste Phase)
- Beginn: Protosterne beginnen ihre Entwicklung in der Region oberhalb der Hauptreihe und bewegen sich schnell nach unten und rechts (abkühlend), bis sie die Hauptreihe erreichen (z. B. Protostellare Linie/Hayashi-Kontraktion).
- Hauptreihen-Phase: Sterne verbringen den Großteil ihres Lebens auf der Hauptreihe.
- Bewegung: Die Bewegung ist minimal und erfolgt leicht nach oben rechts (geringfügige Zunahme der Luminosität bei abnehmendem Wasserstoffvorrat im Kern).
- Position: Die Startposition wird direkt durch die Masse bestimmt (siehe frühere Zusammenfassung: Massereiche Sterne links oben, leichte Sterne rechts unten).
Entwicklung von Sternen mit geringer bis mittlerer Masse (z.B. unsere Sonne)
- Verlassen der Hauptreihe: Sobald der Wasserstoff im Kern erschöpft ist, bewegen sich die Sterne stark nach rechts (Abkühlung der Oberfläche) und dann steil nach oben (starke Zunahme der Leuchtkraft durch Schalenbrennen).
- Sie treten in den Roten Riesenast ein.
- Helium-Zünden und Horizontale Hauptreihe: Nach dem Helium-Zünden im Kern bewegen sich Sterne oft kurz in eine Region oberhalb oder leicht rechts der Hauptreihe (manchmal als “Horizontal Branch” oder “Bulge” bezeichnet).
- Asymptotischer Riesenast (AGB): Nach dem Erschöpfen des Heliums im Kern bewegen sich die Sterne erneut stark nach oben und rechts in den Asymptotischen Riesenast (AGB) – sie werden noch leuchtkräftiger und größer als zuvor.
- Endstadium:
- Die äußeren Schichten werden abgestoßen (planetarischer Nebel).
- Der verbleibende Kern kühlt ab und bewegt sich sehr steil nach links unten ins Gebiet der Weißen Zwerge.
- Sie enden als Weißer Zwerg, der langsam an Leuchtkraft verliert und dunkler wird.
Entwicklung von Sternen mit hoher Masse
- Verlassen der Hauptreihe: Diese Sterne verlassen die Hauptreihe ebenfalls steil nach oben und rechts, durchlaufen aber mehrere, dichter gepackte Fusionszyklen (Kohlenstoffbrennen etc.).
- Sie werden zu Roten Überriesen (deutlich höher und weiter rechts als Rote Riesen).
- Kernkollaps/Supernova: Die Entwicklung erfolgt rasantl. Das Ende wird durch einen Kernkollaps und eine Supernova markiert, wobei der Verbleib stark von der Restmasse abhängt:
- Neutronenstern: Wenn die Masse des Kerns unter einer bestimmten Grenze liegt, verbleibt ein kompakter, heißer Punkt, der entweder schnell verblasst oder in dem Diagramm von den Weißen Zwergen getrennt liegt (oft als “Neutron Star Track” nur schemenhaft dargestellt).
- Schwarzes Loch: Wenn die Restmasse zu hoch ist, entsteht ein schwarzes Loch, das im HR-Diagramm nicht mehr direkt dargestellt werden kann, da es keine sichtbare Oberfläche mehr besitzt.
Die Artikelserie von Alderamin auf ScienceBlogs beschreibt dies umfassend:
- „Das Hertzsprung-Russell-Diagramm: Teil 2, die Eigenschaften der Sterne“
- „Das Hertzsprung-Russell-Diagramm: Teil 3, Altersbestimmung und Vorhauptreihenphase“
- „Das Hertzsprung-Russell-Diagramm: Teil 4, Leben und Tod der Sterne“
Das Ende eines Sternenlebens wie das unserer Sonne wird auch von Florian Freistetter behandelt. Die Podcastfolge und das Transkript finden sich auf Spektrum.de: Der asymptotische Riesenast: Was sind die letzten Schritte im Leben eines Sterns wie unserer Sonne?
Wer Zeit hat und eine umfassende wie detaillierte Erklärung haben möchte, kann dieses Youtube Video anschauen: Das Hertzsprung-Russel-Diagramm – Carolin Liefke bei #FasziAstroOnline
https://www.youtube.com/live/psI8S7q1gmQ?si=5NXuPYpVrKZXgdZJ
Weitere Elemente mit Astronomiebezug (honorable Mentions)
Dieses Stockwerk der Sternwarte stellt das Steuer- und Beobachtungszentrum dar. Dementsprechend finden sich viele relevante Anzeigen wieder.
Die Beobachtung durch ein erdgebundenes Teleskop ist natürlich abhängig von den Beobachtungsbedingungen. Klassischerweise sind dies das Wetter und die Tages- bzw. die Nachtzeit. Aber auch ein heller (Voll-) Mond wirkt sich störend auf die Beobachtung von Himmelsobjekten, insbesondere Deep Sky Objekten aus. Denn er hellt den Hintergrundhimmel stark auf. Dadurch verringert er sehr stark den Kontrast zwischen Himmelsobjekten und Hintergrund.
Der Computerarbeitsplatz stellt viele Monitore für die Beobachtung und das Nachverfolgen von Objekten und Messergebnissen dar. Das Bild „Mercury’s Retrograde“ zeigt exemplarisch die sogenannte Rückläufigkeit der Planeten an unserem Sternhimmel. Dieser Artikel von Starwalk beschreibt das Phänomen.
Bauerfahrung
Die Stromübergabe an das nächste Stockwerk erfolgt wieder über zwei Kontakt-Plates. Hier das Dach bzw. der Boden des dritten Stockwerks.
Die Wissenschaftler sitzen nicht in einem Bunker, sondern in einem Raum mit schön viel Fenstern:
Auch dieser Raum ist sehr detailliert gestaltet:
Lumibricks verbaut in diesem Set sogar noch eine beleuchtete Acrylplatten an einer Stelle, die man nach Fertigstellung des Sets nur zu sehen bekommt, wenn man weiß, wo genau man hinschauen soll:
Insgesamt ergibt sich mit dem 3. Stockwerk eine schön anzusehende Ergänzung des beleuchteten Gebäudeensembles:
Zusammenfassend kann ich sagen, dass sich die bisher äußerst positive Bauerfahrung auch in diesem Bauabschnitt fortsetzt. Da sich die Sternwarte nach oben hin verjüngt, geht dieser Abschnitt natürlich schneller voran. Die Verwendung kleiner Steine für die Details lässt mich allerdings weiterhin in die Welt der Astronomie und in die Gedankenwelt eines Wissenschaftlers an seinem Arbeitsplatz eintauchen. Das Prinzip von Lego, viele Details oder gar die Hälfte eines Hauses/Objekts zu Apothekerpreisen wegzulassen, um „die Fantasie anzuregen“, findet hier keine Anwendung. 😀
