Kernfusion im Inneren von Sternen

  • Hallo liebe Astro-Freunde,

    mir geht seit einiger Zeit das Thema "Schalenbrennen" durch den Kopf.

    Wenn ein Stern entsteht, wird er wohl aus einer Gaswolke von ca. 75% Wasserstoff und ca. 25% Helium entstehen.

    Wenn das Ding sich dann zusammenzieht, der Kern heisser wird, zündet dann das Wasserstoffbrennen (Kernfusion); d.h. der Wasserstoff "brennt" und das Helium noch nicht.

    Die Kernfusion von Wasserstoff erzeugt mehr Helium. Wo befindet sich dann das "neue" Helium?

    Wenn der Wasserstoff nicht mehr fusioniert, hätten wir weitere Kontraktion und ggf. Helium-Brennen.

    Frage, die mir durch den Kopf geht: Wo befindet sich dann das Helium und wo der Wasserstoff?

    Bzw. wenn es weiter geht: Wo ist der Kohlenstoff, der Sauerstoff etc.

    Frage also allgemein: Wie kommt es zu der Anordnung von "Schalen"?

    Clear Skies

    Dietrich

  • Im Kern der Sonne hat sich bis heute ca 60% Helium angesammelt. Der Rest, Wasserstoff, ist da ganz schön mit dem Helium vermischt.

    Deshalb dauert es auch länger und länger, bis ein Wasserstoffatom mal ein anderes findet. Daher die lange Lebenszeit der Sonne.

    Weiteres kann man hier lesen:


    HWS


    HWS


    mit Fortsetzungen 1 und 2 zu finden unter AstronomieGeschichte

  • Die Kernfusion von Wasserstoff erzeugt mehr Helium. Wo befindet sich dann das "neue" Helium?

    Genau da, wo er entsteht. Die Wasserstofffusion fängt im Kern an, und dort entsteht das Helium und da bleibt es. So entsteht peu a peu ein Kern aus Helium, wo früher ein Gemisch aus 75% H (als Plasma ionisiert, deshalb schreibe ich nicht H2) und 25% He war. Unterm Strich sprengt es unser Vorstellungsvermögen, was da hydrodynamisch im Sonneninneren abgeht.

    Alles wird gut!
    Kalle

  • Bzw. wenn es weiter geht: Wo ist der Kohlenstoff, der Sauerstoff etc.

    Frage also allgemein: Wie kommt es zu der Anordnung von "Schalen"?

    Hallo Dietrich,


    Die Schalen bilden sich so, dass das jeweils schwerere Element weiter innen im Stern verbleibt. Dabei findet die Fusion immer im Kern statt und die leichteren Elemente wandern in Schalen nach außen. Etwas vereinfacht ausgedrückt entsteht also eine Art Zwiebel, bei der die Schalen von außen nach innen aus Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff + Magnesium usw. und Silizium bestehen. Am Ende des Prozesses ist man bei einem inneren Kern aus Eisen angelangt, das dann nicht mehr weiter fusionieren kann. Hier ist ein Bild zu finden, das das Schalenbrennen recht anschaulich zusammenfasst: https://de.wikipedia.org/wiki/Schalenbrennen


    Viele Grüße,

    Marco

    Edited once, last by mag16 ().

  • Danke mag16 und Kalle66,

    bleibt die Frage: was passiert mit dem ursprümglichen Helium (die 25%). Beteiligt sich das also nicht an Kernfusion? Wie es letzlich weggeblasen oder so...?

    Clear Skies

    Dietrich

  • Wenn die Temperatur heiss genug ist (und die heisseste Temperatur ist immer im Kern) fusioniert das Helium. Dabei wird nicht unterschieden zwischen ursprünglich vorhandenem Helium und dem durch Wasserstofffusion gebildeten Helium, denn die Atome sind identisch, sie müssen sich nur auf der entsprechenden Temperatur befinden, damit die Stossenergie gross genug ist, dass es zur Fusion kommt.


    Viele Grüse

    Fried

  • Hallo dkracht,


    Kleine Hilfestellung.

    Man darf etwas glauben und man darf etwas wissen. Die Einen so, die Anderen anders.


    Das Universum folgt den ganz allgemeinen, gewöhnlichen, stinknormalen Gesetzen der Physik. Da ist absolut nichts mystisches dabei.


    Du darfst gern meine Beiträge lesen. Vllt. hilft dir das? Vllt. auch nicht? Das ist dir überlassen.

  • Diese 25% Helium am Anfang, bilden einen Helium Kern, ja? D.h. die Sonne brennt schon seit Zündung der H-Fusion im Schalenbrennmodus, nehme ich an? Der inaktive Helium Kern wird seitdem immer größer, zündet aber erst in der fernen Zukunft. Ich nehme an, so was wie gleichmäßige Diffusion des Heliums in den Wasserstoff Mantel (Schale ist mir "zu dünn") trotz der Millionen Grad ist nicht? Ich will darauf hinaus: seht die irdische Atmosphäre: Von Null bis 30km Höhe keine CO2 Schale, dann Stickstoffschale, dann Sauerstoffschale, dann Argon Schale, Helium Schale, ... sondern gleiches stöchiometrisches Verhältnis. Naja von der dünnen Ozon Schale vielleicht mal abgesehen aber die hat ja einen anderen Entstehungs und Erhaltungsursache ... Und selbst von der Erde lese ich nur von einem Eisen Kern (nicht mal reines Eisen, sondern Eisen/Nickel/Uran etc.) und dann sehr heterogenen Mänteln.


    Übrigens großen Dank an HWS für die großartige Sonnen Serie :thumbs_up_light_skin_tone:


    CS,

    Walter


    Anm: Ooh sorry, erledigt - hab jetzt den Link oben noch mal gelesen (Innere der Sonne). Alles klar, schon noch eine Mischung im Kern. Halt anders als in der "Schale". Muss man halt nicht so wörtlich nehmen wie eine Zwiebel mit klar definierten Schalengrenzen.

  • Dabei findet die Fusion immer im Kern statt und die leichteren Elemente wandern in Schalen nach außen

    Welche "leichteren" Elemente entstehen denn bei der Kernfusion im Inneren der Sonne? Bevor du Wanderungstheorien aufstellst, mach Dich bitte vertraut, was zu was eigentlich fusioniert.


    mag16,

    die Grenzschicht, in der die Fusion stattfindet ist, ist sehr klein (im Vergleich zur Größe einer Sonne). Die genauen Zwischenschritte werden in Wikipedia und einschlägigen wissenschaftlichen Artikeln beschrieben (z.B. Bethe-Weizsäcker-Zyklus oder Proton-Proton-Zyklus). Übrig bleiben "schwerere" Elemente, die sich kernseitig ansammeln. Der Druck der äußeren Schalen, die Gravitation, fehlender Gegendruck durch andere Prozesse führen im Kern dann zu einer Druckerhöhung und Temperaturerhöhung, bis das nächste Element "zündet". Bleibt das aus endet die Sonne z.B. als weißer Zwerg. Manche Elemente zünden so heftig, dass sie zur einer Nova führen. Bei einer Supernova landen wir bei quantenphysikalischen Zuständen (Chandrasekhar-Gleichgewichtsgrenze bei Supernovae vom Typ Ia).


    Bei Gasen im Plasmazustand wirst du kaum den Effekt der Massentrennung wie in einer Zentrifuge erleben, wo Atommächte U238 und U235 auf diese Weise trennen (bei massiver Kühlung und Nutzung von Gegenstromanlagen, wenn sie das Uran-Hexafluorit in die Zentrifugen einbringen). Was in der Sonne vermischt ist, wie anfänglich Helium und Wasserstoff vom Urknall, wird vermischt bleiben, was sich an schweren Elementen im Kern ansammelt, wird dort verbleiben.

    Alles wird gut!
    Kalle

  • Hallo,


    Ich frage mich, woher man das alles weiß?

    Weiß man das wirklich?

    Oder ist es ein wenig anders?


    Wie gesagt, das Universum ist nichts Mystisches. Es ist die pure Physik und verhält sich demnach auch wie die pure Physik.


    Wie erzeugen wir derzeit so richtig viel Energie? Womit?

    Die Sonne macht nichts anderes. Weil eben die Sonne nicht zaubern kann.


    Und wer das weiß, wie unser Sonnensystem entstanden ist und wie das Universum funktioniert, der weiß auch, was sich in der Sonne abspielt und woher das gekommen ist.

    Man sollte da nicht allzusehr, bzw. gar nicht auf das setzen, was einem da so eingetrichtert wird. Das sollte man zu Recht anzweifeln.

  • Man sollte da nicht allzusehr, bzw. gar nicht auf das setzen, was einem da so eingetrichtert wird. Das sollte man zu Recht anzweifeln.

    Lieber Lawrence,

    ich muß dir doch einmal antworten. Was "einem da so eingetrichtert wird", ist im großen Ganzen das, was Menschen mühsam und oft unter großen Aufopferungen herausgefunden, meistens immer bewiesen und technisch angewendet haben. Das ist unsere Geschichte und auf dem bauen wir weiter auf. Diese Erkenntnisse lassen uns in die Weiten des Weltenraums und auch in das Allerkleinste schauen, von dem allem wir vor 100 Jahren noch kaum eine Ahnung hatten.

    Alles läßt sich "anzweifeln" und kritisch sein ist eine Voraussetzung für Wissenschaft und Weiterentwicklung.

    Konsequent alles anzweifeln führt aber zu nichts und ist destruktiv, wenn man nicht mit etwas Besserem oder beweisbar Neuerem kommt.

    Gruß Hans

  • Wie erzeugen wir derzeit so richtig viel Energie?

    Gar nicht- Energie kann man weder erzeugen noch vernichten, man kann nur Energie umwandeln

    Es ist die pure Physik und verhält sich demnach auch wie die pure Physik

    Korrekt, aber deine hier mal vorgestellte "Physik" mit dem Schleudertrauma hat mit der gültigen Physik rein gar nichts zu tun.

  • Die Sonne enthält im Inneren eine große Menge Briketts und zwar reinsten Anthrazit. Der verbrennt mit interstellarem Wasserstoff zu Erdgas, in dem Falle zu Sonnengas. Dann tritt die Sauerstoff-Fusion ein und erzeugt eine große Glut. Den Nachschub an Briketts bekommt die Sonne von der Dunkelwolke Kohlensack. Da Kohle schwarz ist, ist es bisher noch nicht gelungen, den Kohlefluß direkt zu beobachten.

    Beobachtungen des, nur schwach leuchtenden, Zodiakalstreifens lassen aber vermuten, daß es sich um den Steinkohlestrom handelt.

    Nachschub an Sauerstoff für die Sonne kommt übrigens von den Eiskometen, die vom Kern des schwarzen Loches Sagittarius A in einer waagerecht polarisierten Zentrifugalebene (kosmisches Schleudertrauma) zur Sonne gelenkt werden.

    Dieser Prozess ist eindeutig logisch und bedarf keinerlei Falsifikation, da er von vornherein (a priori) unwiderlegbar ist!

  • Welche "leichteren" Elemente entstehen denn bei der Kernfusion im Inneren der Sonne? Bevor du Wanderungstheorien aufstellst, mach Dich bitte vertraut, was zu was eigentlich fusioniert,

    Wieso immer gleich so von oben herab? Es ist mir durchaus bekannt, welche Elemente zu welchen fusionieren (u.a. Wasserstoff > Helium > Kohlenstoff > Neon > Sauerstoff > Silizium > Eisen) und als promovierter Chemiker weiß ich auch ein bisserl was über Elemente. Vielleicht habe ich mich ja unklar ausgedrückt, aber ich weiß nicht, was an der Aussage falsch sein soll, dass sich von außen nach innen zunehmend schwerere Elemente ansammeln. Genau das hast Du ja auch geschrieben ("Übrig bleiben "schwerere" Elemente, die sich kernseitig ansammeln."). Ich habe auch nicht behauptet, dass es bei den Schalen harte Grenzen gibt oder sich nur ein Element in einem bestimmten Bereich befindet. Letztendlich wissen wir ja aber auch nur aus Berechnungen, wie es im Innern eines Sternes ungefähr ausschaut. In meinem Kommentar hatte ich mich außerdem ganz konkret auf einen Einstiegsartikel bei Wikipedia bezogen, in dem die Schalen vereinfacht dargestellt sind. Anbei noch der direkte Link zu dem Bild im Artikel: https://de.wikipedia.org/wiki/…/Datei:Schalenbrennen.jpg Und wenn wir es schon so genau nehmen, abschließend noch einen Kommentar zu Deinem Kommentar "Manche Elemente zünden so heftig, dass sie zur einer Nova führen. ". Dieser Satz ist ziemlich irreführend. Das Entstehen einer Supernova beruht ja nicht darauf, dass einige Elemente besonders heftig zünden, also eine Art "Supersprengstoff" darstellen, der automatisch zu einer Nova führt. Entscheident ist doch unter anderem die Mindestmasse des Sternes (Bei einem Roten Überriese wie Beteigeuze ist eine Nova vorprogrammiert, bei unserer Sonne unmöglich). Und ja, ich weiß auch, dass es verschiedene Arten und Entstehungswege bei Novae gibt (Kernkollaps- / hydrodynamische Supernova, Paarinstabilitätssupernova etc.).

  • Quote

    Wenn ein Stern entsteht, wird er wohl aus einer Gaswolke von ca. 75% Wasserstoff und ca. 25% Helium entstehen.

    Frage: Wer hat das gesehen?

    Wer hat das gemessen?

    Woher kam das?

    Wenn das so strikt behauptet wird, dann muss das doch auch nachweislich sein. War jemand dabei?

    Das dürfte eigentlich kein Problem sein?

    Und da die Sonne außen eine verm. 10.000 Km dicke Wasserstoffschicht hat oder mehr, dann ist lange noch nicht klar, was sich darunter befindet.


    Quote
    dass sich von außen nach innen zunehmend schwerere Elemente ansammeln.

    Das kann ich als absolut richtig bestätigen. So ist es.

    Was heißt das im Klartext?

    Was schlussfolgerst du daraus?

  • Frage: Wer hat das gesehen?

    Wer hat das gemessen?

    Woher kam das?

    Wenn das so strikt behauptet wird, dann muss das doch auch nachweislich sein. War jemand dabei?

    z.B. Astrophysiker mit den zur Verfügung stehenden Instrumentarium, im Gegensatz zu deiner Aussage-

    Das kann ich als absolut richtig bestätigen. So ist es.

    Die beiden Aussagen von dir sind ein Widerspruch in sich- oder hast du selbst überprüft, dass sich von außen nach innen zunehmend schwerere Elemente ansammeln?

  • Naah Stathis,


    Du verdirbst mir die Unterhaltung. Sieh mal wie lebendig dieser Thread ist.

    Oh, mein Popcorn ist leer, ich gehe einen neuen Eimer holen ...


    und weg

    Walter

Participate now!

Don’t have an account yet? Register yourself now and be a part of our community!