Was macht einen Stern zu einem Roten Überriesen?

Rote Überriesen gehören zu den größten Sternen am Himmel. Sie fangen nicht so an, aber wenn verschiedene Arten von Sternen altern, erfahren sie Veränderungen, die sie groß und rot machen. Es ist alles Teil des Sternenlebens und des Sternentodes. 

Rote Überriesen definieren 

Wenn Astronomen die größten Sterne (nach Volumen) im Universum betrachten, sehen sie sehr viele rote Überriesen. Diese Giganten sind jedoch nicht unbedingt die größten Massensterne - und sind es fast nie. Es stellt sich heraus, dass sie ein spätes Stadium der Existenz eines Stars sind und nicht immer leise verblassen. 

Einen roten Überriesen erschaffen

Wie bilden sich rote Überriesen? Um zu verstehen, was sie sind, ist es wichtig zu wissen, wie sich Sterne im Laufe der Zeit verändern. Sterne durchlaufen bestimmte Schritte in ihrem Leben. Die Veränderungen, die sie erfahren, werden "Sternevolution" genannt. Es beginnt mit Sternentstehung und jugendlicher Sternenkappe. Nachdem sie in einer Wolke aus Gas und Staub geboren wurden und dann die Wasserstofffusion in ihren Kernen entzündeten, leben die Sterne normalerweise von etwas, das Astronomen als "Hauptsequenz" bezeichnen. Während dieser Zeit befinden sie sich im hydrostatischen Gleichgewicht. Das bedeutet, dass die Kernfusion in ihren Kernen (wo sie Wasserstoff zu Helium verschmelzen) genug Energie und Druck liefert, um das Gewicht ihrer äußeren Schichten davon abzuhalten, nach innen zu kollabieren.

Wenn massive Sterne zu roten Überriesen werden

Ein massereicher Stern (vielfach massereicher als die Sonne) durchläuft einen ähnlichen, aber etwas anderen Prozess. Es verändert sich drastischer als seine sonnenähnlichen Geschwister und wird zu einem roten Überriesen. Aufgrund seiner höheren Masse führt die schnell ansteigende Temperatur beim Kollabieren des Kerns nach der Wasserstoffbrennphase sehr schnell zur Fusion von Helium. Die Geschwindigkeit der Heliumfusion geht in den Schnellgang, und das destabilisiert den Stern.

Eine enorme Energiemenge drückt die äußeren Schichten des Sterns nach außen und verwandelt sich in einen roten Überriesen. In diesem Stadium wird die Gravitationskraft des Sterns wieder durch den enormen Strahlungsdruck nach außen ausgeglichen, der durch die intensive Heliumverschmelzung im Kern verursacht wird.

Der Stern, der sich in einen roten Überriesen verwandelt, tut dies auf Kosten. Es verliert einen großen Prozentsatz seiner Masse in den Weltraum. Während rote Überriesen als die größten Sterne im Universum gezählt werden, sind sie nicht die massereichsten, da sie mit zunehmendem Alter an Masse verlieren, selbst wenn sie sich nach außen ausdehnen.

Eigenschaften roter Überriesen

Rote Überriesen sehen wegen ihrer niedrigen Oberflächentemperaturen rot aus. Sie reichen von etwa 3.500 bis 4.500 Kelvin. Nach dem Wiener Gesetz hängt die Farbe, bei der ein Stern am stärksten strahlt, direkt mit seiner Oberflächentemperatur zusammen. Während ihre Kerne extrem heiß sind, breitet sich die Energie über das Innere und die Oberfläche des Sterns aus. Je größer die Oberfläche ist, desto schneller kann er abkühlen. Ein gutes Beispiel für einen roten Überriesen ist der Stern Betelgeuse im Sternbild Orion.

Die meisten Sterne dieses Typs haben den 200- bis 800-fachen Radius unserer Sonne. Die allergrößten Sterne in unserer Galaxie, allesamt rote Überriesen, sind etwa 1.500-mal so groß wie unser Heimatstern. Aufgrund ihrer immensen Größe und Masse benötigen diese Sterne eine unglaubliche Menge an Energie, um sie zu erhalten und einen Gravitationskollaps zu verhindern. Infolgedessen verbrennen sie ihren Kernbrennstoff sehr schnell und die meisten leben nur einige zehn Millionen Jahre (ihr Alter hängt von ihrer tatsächlichen Masse ab)..

Andere Arten von Überriesen

Während rote Überriesen die größten Arten von Sternen sind, gibt es andere Arten von Überriesensternen. Tatsächlich ist es für Sterne mit hoher Masse üblich, dass sie zwischen verschiedenen Formen von Überriesen hin und her pendeln, sobald ihr Fusionsprozess über Wasserstoff hinausgeht. Konkret werden gelbe Überriesen auf dem Weg zu blauen Überriesen und wieder zurück.

Hypergier

Die massereichsten Überriesensterne werden als Hypergiganten bezeichnet. Diese Sterne haben jedoch eine sehr lockere Definition, sie sind normalerweise nur rote (oder manchmal blaue) Überriesensterne, die die höchste Ordnung haben: die massereichste und die größte.

Der Tod eines roten Überriesensterns

Ein sehr massereicher Stern oszilliert zwischen verschiedenen Überriesenstadien, da er immer schwerere Elemente in seinem Kern verschmilzt. Irgendwann wird es all seinen Kernbrennstoff verbrauchen, der den Stern antreibt. In diesem Fall gewinnt die Schwerkraft. Zu diesem Zeitpunkt besteht der Kern hauptsächlich aus Eisen (das mehr Energie zum Schmelzen benötigt als der Stern), und der Kern kann den Strahlungsdruck nach außen nicht mehr aushalten und beginnt zu kollabieren.

Die nachfolgende Ereigniskaskade führt schließlich zu einem Supernova-Ereignis vom Typ II. Zurück bleibt der Kern des Sterns, der aufgrund des enormen Gravitationsdrucks zu einem Neutronenstern zusammengedrückt wurde. oder bei den massereichsten Sternen entsteht ein schwarzes Loch.

Wie sich Sterne vom Solartyp entwickeln

Die Leute wollen immer wissen, ob die Sonne ein roter Überriese wird. Für Sterne mit der Größe der Sonne (oder kleiner) lautet die Antwort nein. Sie durchlaufen jedoch eine rote Riesenphase und das kommt ihnen bekannt vor. Wenn ihnen der Wasserstoff ausgeht, beginnen ihre Kerne zu kollabieren. Das erhöht die Kerntemperatur um einiges, was bedeutet, dass mehr Energie erzeugt wird, um dem Kern zu entkommen. Dieser Vorgang drückt den äußeren Teil des Sterns nach außen und bildet einen roten Riesen. Zu diesem Zeitpunkt soll sich ein Stern von der Hauptsequenz entfernt haben. 

Der Stern tuckert zusammen mit dem Kern, der immer heißer wird, und schließlich beginnt er, Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff zu verwandeln. Während dieser ganzen Zeit verliert der Stern an Masse. Es pumpt Schichten seiner äußeren Atmosphäre in Wolken, die den Stern umgeben. Schließlich schrumpft das, was vom Stern übrig ist, und wird zu einem langsam abkühlenden weißen Zwerg. Die Materiewolke um ihn herum wird "planetarischer Nebel" genannt und löst sich allmählich auf. Dies ist ein viel sanfterer "Tod" als die oben diskutierten massereichen Sterne, wenn sie als Supernovae explodieren. 

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.