Warum sind Sterne, wenn sie Riesen sind hell und wenn sie Zwerge sind dunkler?

1 Antwort

Hallo xyzmatr,

Du meinst Rote Riesen, denn Blaue Riesen sind extrem schwer, heiß und hell, haben einen gigantischen Energiedurchsatz und ein entsprechend kurzes Leben.

Stell dir erstmal das umgekehrte vor: Weiße Zwerge sind gleißend hell und extrem heiß - in der Nähe und das ganz ohne Kernfusion. Aber das sind Objekte mit der Masse einer Sonne, aber nur einem Volumen kleiner als die Erde. Die Temperatur bleibt erstmal in dem viel kleineren Volumen quasi gefangen. Die Oberfläche ist aber auch sehr klein und kann garnicht soviele Photonen emittieren wie sie "gerne täte" - deshalb ist das insgasamt garnicht soviel und deshalb dauert der Auskühlprozeß auch viele Dutzend Milliarden Jahre.

Ein Roter Riese ist ein Stern ehemals wie unsere Sonne, aber auch schwerere, der sich auf ein drastisch größeres Volumen ausgeweitet hat. Dessen riesige Oberfläche kann viel mehr Photonen emittieren als der kleinere Vorgängerstern, allerdings ist die Strahlung kühler (längere Wellen). Hätte sich sonst nichts geändert würde der Rote Riese aber sehr schnell kalt werden.

Tatsächlich beginnt diese Aufblähung aber damit, daß in seinem Kern für weitere Fusion kein Wasserstoff mehr zur Verfügung steht. Der Kern kontrahiert und wird dabei immer heißer, bis die Temperatur ausreicht um auch das dort angesammelte Helium zu fusionieren. Dadurch wird auch der äußere Kernbereich heißer und dort gibt es noch eine ganze Menge Wasserstoff. Der Stern fusioniert dann in seinem Kern Helium und in der darüber liegenden Schale Wasserstoff, wird dadurch insgesamt heißer als im Vorstadium und dehnt sich dabei aus.

Das setzt sich aber nur bis zu Kohlenstoff und Sauerstoff fort. Dann reicht die Masse nicht mehr aus für noch höhere Temperaturen und schließlich wird er (nach einem Zwischenprozeß, bei dem er seine Schalen abstößt) am Ende zu einem Weißen Zwerg, in dem es im Kern nur noch die beiden obigen Elemente gibt.

Schwerere Sterne machen aber weiter. Das sind Rote Überriesen und die erreichen in ihrem Kern Temperaturen, bei denen auch Kohlenstoff und Sauerstoff fusionieren. In den darüber liegenden Schalen werden leichtere Elemente fusioniert, bis in der äußersten Fusionsschale Wasserstoff. Deren Energiedurchsatz ist enorm und das muß weg, nämlich über die (riesige) Oberfläche. Das Ende dieser Sterne kommt, wenn es im Kern im wesentlichen nur noch Eisen gibt, das nicht weiter fusionieren kann (es würde dabei Energie verbrauchen). Bei der folgenden Kontraktion kommt es dann zu einer Supernova und der Rest wird entweder zum Neutronenstern, oder bei den ganz schweren zum Schwarzes Loch.

Diese Rote-Riesen-Phase von Sternen ist aber nur kurz verglichen mit ihrer Hauptphase.

Rote Riesen und Überriesen sind zwar rot, haben also eine relativ kühle Oberfläche, aber ihr Energieumsatz ist sehr hoch. Deshalb wird sehr viel Energie, aber als langwelligere (rote) Strahlung abgegeben.

Schließlich wären bei den Roten Sternen noch die Roten Zwerge zu nennen. Das sind Sterne, die deutlich leichter als unsere Sonne sind. Die Fusionsprozesse in ihrem Kern laufen viel langsamer ab und entsprechend emittieren sie deutlich weniger Energie, strahlen also weniger hell, aber dafür leben sie extrem lange.

Schönen Gruß

Und zum weiterlesen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Roter_Riese

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