Das Leben der Sterne grafisch darstellen

Die Sterne sind die erstaunlichsten physikalischen Motoren im Universum. Sie strahlen Licht und Wärme aus und bilden chemische Elemente in ihren Kernen. Wenn Beobachter sie jedoch am Nachthimmel betrachten, sehen sie nur Tausende von Lichtpunkten. Einige erscheinen rötlich, andere gelb oder weiß oder sogar blau. Diese Farben geben tatsächlich Hinweise auf die Temperaturen und das Alter der Sterne und darauf, wo sie sich in ihrer Lebensspanne befinden. Astronomen "sortieren" Sterne nach ihren Farben und Temperaturen, und das Ergebnis ist ein berühmtes Diagramm namens Hertzsprung-Russell-Diagramm. Das H-R-Diagramm ist ein Diagramm, das jeder Astronomiestudent frühzeitig lernt.

Erlernen des grundlegenden H-R-Diagramms

Im Allgemeinen ist das H-R-Diagramm eine "Auftragung" von Temperatur gegen Leuchtkraft. Stellen Sie sich "Leuchtkraft" vor, um die Helligkeit eines Objekts zu definieren. Die Temperatur ist etwas, mit dem wir alle vertraut sind, im Allgemeinen als die Wärme eines Objekts. Es hilft, etwas zu definieren, das man Stern nennt Spektralklasse, welche Astronomen auch herausfinden, indem sie die Wellenlängen des Lichts studieren, das vom Stern kommt. In einem Standard-H-R-Diagramm werden die Spektralklassen mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M (bis hin zu L, N und R) von den heißesten bis zu den kühlsten Sternen bezeichnet. Diese Klassen repräsentieren auch bestimmte Farben. In einigen H-R-Diagrammen sind die Buchstaben in der oberen Zeile des Diagramms angeordnet. Heiße blau-weiße Sterne liegen links und die kühleren tendieren eher zur rechten Seite des Diagramms.

Das grundlegende H-R-Diagramm ist wie das hier gezeigte beschriftet. Die fast diagonale Linie wird als Hauptsequenz bezeichnet. Fast 90 Prozent der Sterne im Universum existieren zu einem bestimmten Zeitpunkt in dieser Richtung. Sie tun dies, während sie noch Wasserstoff mit Helium in ihren Kernen verschmelzen. Schließlich geht ihnen der Wasserstoff aus und sie beginnen, Helium zu verschmelzen. Dann entwickeln sie sich zu Riesen und Überriesen. Auf der Karte landen solche "fortgeschrittenen" Sterne in der oberen rechten Ecke. Sterne wie die Sonne können diesen Weg einschlagen und schließlich zu weißen Zwergen schrumpfen, die im unteren linken Teil der Karte erscheinen.

Die Wissenschaftler und die Wissenschaft hinter dem H-R-Diagramm

Das H-R-Diagramm wurde 1910 von den Astronomen Ejnar Hertzsprung und Henry Norris Russell entwickelt. Beide Männer arbeiteten mit Spektren von Sternen - das heißt, sie untersuchten das Licht von Sternen mit Hilfe von Spektrographen. Diese Instrumente zerlegen das Licht in seine Wellenlängenkomponenten. Die Art und Weise, wie die Sternwellenlängen erscheinen, gibt Hinweise auf die chemischen Elemente im Stern. Sie können auch Informationen über seine Temperatur, Bewegung durch den Raum und seine Magnetfeldstärke preisgeben. Durch Auftragen der Sterne auf dem H-R-Diagramm gemäß ihrer Temperaturen, Spektralklassen und Leuchtkraft können Astronomen Sterne in ihre verschiedenen Typen einteilen.

Heutzutage gibt es verschiedene Versionen des Diagramms, je nachdem, welche spezifischen Merkmale Astronomen darstellen möchten. Jedes Diagramm hat ein ähnliches Layout. Die hellsten Sterne erstrecken sich nach oben und biegen nach links oben ab, einige in den unteren Ecken.

Die Sprache des H-R-Diagramms

Das H-R-Diagramm verwendet Begriffe, die allen Astronomen geläufig sind. Es lohnt sich daher, die "Sprache" des Diagramms zu lernen. Die meisten Beobachter haben wahrscheinlich den Begriff "Größe" gehört, wenn er auf Sterne angewendet wird. Es ist ein Maß für die Helligkeit eines Sterns. Ein Stern könnte jedoch erscheinen hell aus ein paar Gründen:

•  Es könnte ziemlich nah sein und daher heller aussehen als ein Stück weiter weg
•  Es könnte heller sein, weil es heißer ist.

Für das H-R-Diagramm interessieren sich Astronomen hauptsächlich für die "intrinsische" Helligkeit eines Sterns - dh für seine Helligkeit aufgrund der tatsächlichen Hitze. Aus diesem Grund ist die zuvor erwähnte Leuchtkraft entlang der y-Achse aufgetragen. Je massereicher der Stern ist, desto leuchtender ist er. Aus diesem Grund sind die heißesten und hellsten Sterne unter den Riesen und Überriesen im H-R-Diagramm eingezeichnet.

Die Temperatur und / oder die Spektralklasse werden, wie oben erwähnt, abgeleitet, indem das Licht des Sterns sehr genau betrachtet wird. Innerhalb seiner Wellenlängen verbergen sich Hinweise auf die Elemente, die sich im Stern befinden. Wasserstoff ist das häufigste Element, wie die Arbeit der Astronomin Cecelia Payne-Gaposchkin Anfang des 20. Jahrhunderts zeigt. Wasserstoff wird zu Helium im Kern verschmolzen, deshalb sehen Astronomen Helium auch im Spektrum eines Sterns. Die Spektralklasse ist sehr eng mit der Temperatur eines Sterns verbunden, weshalb die hellsten Sterne in den Klassen O und B sind. Die kühlsten Sterne in den Klassen K und M. Die kühlsten Objekte sind ebenfalls dunkel und klein und enthalten sogar braune Zwerge.

Zu beachten ist, dass das H-R-Diagramm uns zeigen kann, zu welchem ​​Sterntyp ein Stern werden kann, aber nicht unbedingt Änderungen in einem Stern vorhersagt. Deshalb haben wir Astrophysik - die die Gesetze der Physik auf das Leben der Sterne anwendet.