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- .. und erklären sich die Helligkeitsänderung als
ungedämpfte Schwingung. Diese trat durch einen einmaligen
Prozess übermässiger Energieproduktion in seinem
Inneren ein. Trifft diese Theorie zu, so müsste sich der
Stern ausdehnen, denn die zusätzliche Wärmeenergie
würde ihn, als Kraft gegen die zusammenziehende
Gravitation, aufblähen.
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Nach dem erneuten Erreichen des Kräftegleichgewichts von
Gravitation und Wärmeausdehnung und dem Wegfall der
Wärmeenergiequelle, wäre die Ausdehnung wie bei der
Saite einer Gitarre ein Stück über den Ausgleichspunkt
hinausgeschossen um dann unter den Ausgleichspunkt
zurückzuschwingen ... und so weiter. Eine derartige
Schwingung würde irgendwann zur Ruhe kommen, da bei jedem
Hin- und Herschwingen etwas Bewegungsenergie verloren geht. Dies
würden Physiker eine gedämpfte Schwingung nennen.
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Da gedämpfte Schwingungen bei Sternen augenscheinlich nicht
auftreten, muss die Energie, bei der Bewegung verloren geht,
irgendwie ausgeglichen werden. Man nimmt an, dass der Stern
diese durch Absorbtion von Strahlung beim Zusammenziehen
hinzugewinnt. Entspricht die hinzugewonnene Energie der, die
durch die Bewegung verloren ging, dann wäre eine
dauerhafte, ungedämpfte Schwingung die Folge.
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Da mit der Vergrösserung des Radius eines Sterns, eine
quadratische Vergrösserung seiner Oberfläche
einhergeht, leuchte er erheblich heller, zieht er sich zusammen,
wird er dunkler.
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Die nun noch zu treffenden Unterscheidungen orientieren sich an
der Masse, dem Alter, und der Dichte der Sterne. Hier
unterscheiden die Astronomen ..
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- Delta Cephei Veränderliche
Periode 1- 50 Tage; 0,4 –0,6 Sonnenmassen;
Spektralklassen F - G; Helligkeitsamplitude 1,1M - 3M; zu finden
in Halo und Kernbereich der Milchstrasse.
- Zwergcepheiden, Delta Scuti-Sterne:
Periode 0,03- 0,2 Tage; 1 –2 Sonnenmassen;
Spektralklassen A - F; Helligkeitsamplitude 0,3M - 0,8M;
Periode 1- 50 Tage; 5 –15 Sonnenmassen; Spektralklassen
F - G; Helligkeitsamplitude 0,1M - 2M; zu finden in den
Spiralarmen der Milchstrasse
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- RR Lyrae Veränderliche
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Periode 0,2- 1,2 Tage; 2 –2,5 Sonnenmassen; Spektralklassen
A - F; Helligkeitsamplitude 0,4M - 2M; zu finden in Halo und
Kernbereich der Milchstraße, sowie Kugelsternhaufen
schnelle pulsationsveränderliche Sterne, wesentlich kürzere
Perioden wie bei Cepheiden. Lichtkurve, schneller Anstieg der
Helligkeit, 1/10 der Periode hell, lange Zeiten mit
Minimalhelligkeit. Spektrum von Riesensternen der Spektraltypen
A bis F. Durchmesser 5 mal Sonnendurchmesser, absolute
Helligkeit bei 0,5M, also etwa 60 mal heller als die Sonne.
Entdeckt durch S.I.Bailey 1895, Boyden Observatorium in Peru
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- Halbregelmäßige Veränderliche
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- Mira-Veränderliche
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- RV Tauri-Sterne
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Periode 20-150 Tage; Riesen und Überriesen aus den
Spektralgruppen F bis K; Helligkeitsamplitude bis 3,0M
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- Die Nova
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Der Begriff 'nova stella' (neuer stern) wird erstmals 1592 von
dem dänischen Astronomen Tycho Brahe benutzt. Er
beobachtete in diesem Jahr das vermeintliche Aufleuchten eines
neuen Sterns. Man weiss heute, dass Brahe das Ende eines
massereichen Sterns, nach heutigem Sprachgebrauch eine
Supernova, beobachtet hat. Schon die chinesischen Astrologen
beobachteten Supernovae. Sie nannten diese Erscheinung
treffender einen Gaststern.
Die von Brahes Beobachtung abgeleiteten, heutigen Begriffe Nova,
Supernova und Hypernova beschreiben zunächst einmal eine
plötzlich auftretende, extreme Helligkeitsänderung bei
einem Stern, die mit der Umsetzung ungeheuerer Mengen an Energie
in zeitlich kurzer Dauer einhergehen. |
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- Die klassische Nova
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Für eine Nova muss mindestens ein Doppelsternsystem
vorliegen, bei dem die Himmelskörper in einem nahen Abstand
zueinander platziert sind. Typischerweise sind dies ein Roter
Riese und ein Weisser Zwerg oder Neutronenstern.
- Aus den instabilen Hüllen des Roten Riesen kann in
diesem Fall Materie zu dem massiven Begleiter fliessen. Die
Astrophysiker vermuten nun, daß dieser Materiefluss eine
Zeit anhält, bis der ohnehin hohe Gravitationsdruck auf dem
Neutronenstern soweit angestiegen ist, dass die angesammelte
Materie zu fusionieren beginnt. Die hierbei entstehende Energie
könnte sowohl den Helligkeitsanstieg um das 5.000 bis
100.000 fache, wie auch die abgesonderten Gaswolken erklären.
Bei schnellen Novae folgt nach dem Aufleuchten ein
Abklingvorgang um drei Größenklassen in 100 Tagen.
Bei langsamen Novae kann sich das Helligkeitsmaximum auf Jahre
hindehnen, ebenso das Abklingen der Helligkeit. Dieser Vorgang
kann sich in langen Abständen mehrfach wiederholen und bei
einer kritischen Masse des massiven Partners, hin zur 8fachen
Masse der Sonne, in einer Supernova enden. Bei dieser würde
der massive Partner zerstört werde.
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- Andere Novatypen sind die rekurrente (wiederkehrende) Nova
und die Zwergnova. Die rekurrente Nova ist von ihrer Heftigkeit
her ein Zwischending zwischen der klassischen und der Zwergnova.
Bei ihr geht man davon aus, dass sie auch zwischen einem Riesen
und einem Hauptreihenstern auftreten kann, wenn zwischen diesen
ein ungleichmässiger Materialfluss stattfindet.
Bei der Zwergnova hingegen sollen ein Weisser Zwerg (1
Sonnenmasse) und ein Roter Zwerg (0,1-0,2 Sonnemassen) beteiligt
sein. Bei ihnen liegen zwischen den Ausbrüchen einige Tage
bis hin zu mehreren Jahren.
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- Die Supernova
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Supernovae treten bei Sternen mit mindestens der 8fachen
Sonnenmasse auf, wenn die Fusion im Kern des Sterns keinen
Brennstoff mehr findet. In diesem Fall ist das Verhältnis
zwischen der Gravitationskraft, die den Stern zusammenziehen
will und den thermischen Ausdehnungskräfte, die durch die
atomare Fusion entstehen, gestört. Die Gravitation wird
übermächtig.
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Mit dem Ende der Fusion von Eisen stürzt der Kernbereich
des Sterns im Verlauf weniger Minuten, also relativ schnell, zu
einer kompakten, massiven Kugel zusammen. Die ebenfalls
nachstürzenden Gase prallen auf diesem Kern auf, werden
zurückgeworfen und durcheilen den Stern in
entgegengesetzter Richtung. Hierdurch bilden sich Schockwellen,
also Bereichen stark verdichteten, heissen Gases, in denen
zusätzliche Fusionen eingeleitet werden. Dabei werden der
Druck und die Temperatur augenscheinlich so drastisch und
schnell erhöht, dass auf den höher liegenden Schalen
erneut riesige Fusionsfeuer zu brennen beginnen. Deren
Energiewucht zerreist den Gaskörper des Sterns. Im Verlauf
weniger Stunden erreicht er eine Grösse vom Durchmesser
unseres Sonnensystems. Seine Helligkeit steigt um 10
Grössenklassen, das Stadium der Supernova ist erreicht.
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Der Kern des Sterns wurde von dem ungeheueren Druck der äusseren
Explosion zu einem Neutronenstern oder zu einem Schwarzes Loch
gepresst, die äusseren Gashüllen rasen mit
Geschwindigkeiten von etwa 10.000 km/s ist das Weltall hinaus.
Ein erheblicher Teil seiner Masse geht dem ehemaligen Stern
damit verloren. Die Energie, die in dem kurzen Verlauf des
Zusammenbruchs, in den Schalen um den Kern erzeugt wird, ist
grösser als die Energiemenge, die der Stern während
seines gesamten Lebens verstrahlte. So leuchtet die Supernova
Explosion mit der Kraft von 10 Milliarden Sonnen hell auf. Die
Helligkeitsänderung, um die es in diesem Kapitel geht, war
allerdings einmalig.
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Eine zweite Form von Supernovaexplosionen kann Weisse Zwerge
in einem Doppelsternsystem ereilen, die unter Umständen
mehrfach als Nova aufgeleuchtet sind. Bei jedem dieser
Novaausbrüche verbleibt auch Materie auf dem Weissen Zwerg
und vergrössert seine Masse. Übersteigt diese die
Grenze zum 8fachen der Sonnenmasse, so setzt auch bei ihm der
Ablauf einer Supernova ein, die allerdings zu der kompletten
Zerstörung des Weissen Zwerges führt. |
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- Die Hypernova
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Die Hypernova ist ein bisher theoretisches Konstrukt. Man nimmt
an, dass sie vom Grundsatz her einer Supernova entspricht, bei
der jedoch ein Stern von mehr als der 25fachen Sonnenmasse
beteiligt ist. Solche Sterne sind relativ selten, denn wenige
Millionen Jahre nach ihrer Entstehung sind sie auch wieder
ausgebrannt.
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Sterne mit dieser Masse, so nimmt die Theorie an, könnten
bei ihrem Ende unmittelbar zu Schwarzen Löchern
zusammenbrechen und dabei einen der bisher nicht erklärbaren
Gammastrahlenblitze abgeben.
Derartige Blitze sind seit den 1960iger Jahren bekannt, jedoch
gelingt es erst seit 1997 die Blitze einem bestimmten Ort im All
zuzuordnen. Seither konnten etwa fünfzig
Gammastrahlenblitze, aufleuchtenden Lichtquellen zugeordnet
werden, die allerdings allesamt sehr weit entfernt waren. Erst
2003 wurde mit dem Gamma Ray Burst vom 29.03.2003 (GRB030329)
eine Quelle entdeckt, die mit 2,6 Mio Lichtjahren Abstand gute
Beobachtungsmöglichkeiten bietet und an der die Theorie der
Hypernova überprüfbarer wird. |
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- Tabelle Supernovae
. Supernovae sind relativ seltene Erscheinungen. Heute werden pro
Jahr etwa 6 Ausbrüche zumeist in anderen Galaxien
beobachtet. |
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Sterne:
veränderliche Sterne