Astronomie

Stern - Endzustände der Sterne

Endzustände der Sterne

Die letzten Stadien in der Entwicklung eines Sterns hängen von seiner Masse und seinem Drehimpuls ab und davon, ob er Mitglied einer engen Binärzahl ist.

Weiße Zwerge

Alle Sterne scheinen sich auf einem geraden Weg durch die Phase des roten Riesen zu ihrem endgültigen Zustand zu entwickeln. In den meisten Fällen, insbesondere bei Sternen mit geringer Masse, driftet die aufgeblähte äußere Hülle des Sterns einfach in den Weltraum, während sich der Kern als weißer Zwerg niederlässt . Hier entwickelt sich der Stern (eigentlich der Kern) auf dem horizontalen Zweig des Hertzsprung-Russell-Diagramms zu blaueren Farben und niedrigeren Leuchtdichten. In anderen Fällen, in denen die Masse des Sterns mehrere Sonnenmassen oder mehr beträgt, kann der Stern als Supernova explodieren . Selbst für diese massereicheren Sterne gilt jedoch, wenn die Restmasse im Kern weniger als 1,4 Sonnenmassen beträgt (dieChandrasekhar-Grenze ), der stellare Überrest wird ein weißer Zwerg. Die Sache in einem solchen Zwerg wird aentartetes Gas , wobei die Elektronen alle von ihren Elternatomen abgezogen werden . Gas in diesem besonderen Zustand ist ein nahezu perfekter Wärmeleiter und entspricht nicht den üblichen Gasgesetzen . Es kann auf sehr hohe Dichten komprimiert werden, wobei typische Werte im Bereich von 10 Millionen Gramm pro Kubikzentimeter liegen (dh etwa das 10-Millionen-fache der Dichte von Wasser ). Solch ein weißer Zwerg hat keine Energiequelle mehr und kühlt einfach weiter ab und wird schließlich zu einemschwarzer Zwerg .

Die Energieabgabe eines Weißen Zwergs ist so gering, dass das Objekt hauptsächlich durch Abstrahlen seiner gespeicherten Energie weiter leuchten kann, bis praktisch keine mehr emittiert werden kann. Wie lange dies dauern könnte, ist unbekannt, aber es scheint in der Größenordnung von Billionen von Jahren zu liegen. Das Endstadium dieser Art von massearmen Sternen ist typischerweise eine Kugel, die nicht viel größer als die Erde ist, aber eine Dichte hat, die vielleicht das 50.000-fache der von Wasser beträgt.

Die Sonne ist dazu bestimmt, als weißer Zwerg zu sterben. Aber bevor das passiert, wird es sich zu einem roten Riesen entwickeln, der Merkur und Venus verschlingt . Gleichzeitig wird es die Erdatmosphäre wegblasen und die Ozeane zum Kochen bringen , wodurch der Planet unbewohnbar wird. Keines dieser Ereignisse wird mehrere Milliarden Jahre lang eintreten.

Der erste weiße Zwerg, der erkannt wurde, war der Begleiter von Sirius . Es wurde ursprünglich von seiner erkannten Gravitationsanziehungskraft auf den größeren, helleren Sternen und erst später beobachtet visuell als ein schwaches Objekt (heuteSirius B ), ungefähr 10.000 Mal schwächer als Sirius (jetzt Sirius A genannt) oder 500 Mal schwächer als die Sonne. Seine Masse ist etwas geringer als die der Sonne und seine Größe etwas geringer als die der Erde. Seine Farbe und sein Spektrum entsprechen in etwa dem Spektraltyp A mit einer Oberflächentemperatur von etwa 25.000 K. Daher muss die Energieemission pro Flächeneinheit von der Oberfläche viel größer sein als die der Sonne. Weil Sirius B so schwach ist, muss seine Oberfläche und damit sein Volumen sehr klein sein und seine durchschnittliche Dichte liegt in der Größenordnung des 100.000-fachen von Wasser.

Ein weiterer bekannter weißer Zwerg, bezeichnet BD + 16 ° 516 wird mit einem viel kühleren K0 V-Zwerg in einem Finsternissystem kombiniert. Die beiden Sterne, deren Zentren durch 2.092.000 km (ca. 1.300.000 Meilen) voneinander getrennt sind, drehen sich mit einem Zeitraum von 12,5 Stunden umeinander. Der Weiße Zwerg erzeugt in der Atmosphäre des Sterns vom Typ K ausgeprägte Anregungs- und Erwärmungseffekte. Die Masse des Weißen Zwergs beträgt ungefähr 0,6 der der Sonne, aber sein Durchmesser beträgt nur 16.000 km (10.000 Meilen); Daher ist seine Dichte etwa 650.000-mal so hoch wie die von Wasser.