Radius aus Hertzsprung-Russel-Diagramm auslesen

  • Hallo zusammen,


    Ich wüsste gerne, wie man aus dem HRD die Grösse eines Sterns auslesen kann. Alternativ wäre auch eine Tabelle praktisch, wo für jeden Typ (Zwerg, Roter Riese, Neutronenstern, etc.) die Grösse ersichtlich ist.


    Danke und Gruss,


    <b>Yhoko</b>

  • So einfach ist das nicht mit der Größe von Sternen. Einfach so aus dem HR-Diagramm ablesen klappt da leider nicht. Zwar gibt es sogenannte Homologierelationen, mit denen man den Radius für jeden Sterntyp auf der Leuchtkraft grob abschätzen kann. So eine Abschätzung liegt aber gerne mal um einen Faktor 10 daneben, denn wie groß ein Stern wirklich ist hängt eben nicht nur von den "klassischen" Parametern Masse, Effektivtemperatur und Leuchtkraftklasse ab, sondern auch noch empfindlich von vielen Dingen, die man für die meisten Sterne nicht weiß, zum Beispiel vom Alter (junge Sterne sind noch dabei sich zusammenzuziehen) oder von seiner elementaren Zusammensetzung (die Elementhäufigkeiten haben Auswirkungen auf die Abstrahlungseigenschaften, die wiederum auf die Temperatur, und die wiederum auf den Radius...)


    Ich häng mal eine Tabelle an, die für Hauptreihensterne abgeschätzt wurde. die Spalten sind: Spektraltyp, Effektivtemperatur, absolute Helligkeit, Radius in Sonnenradien


    Caro


    O4 48000 -5.77760 14.400 90.000
    O5 44500 -5.58088 15.000 60.000
    O6 41000 -5.36795 12.900 37.000
    O7 38000 -5.09703 11.800 30.000
    O8 35800 -4.77652 10.800 23.000
    O9 33000 -4.37762 9.560 23.300
    B0 30000 -3.87002 8.470 17.500
    B1 25400 -3.05072 6.560 14.200
    B2 22000 -2.27964 5.220 10.900
    B3 18700 -1.49550 4.170 7.600
    B5 15400 -1.07903 4.060 5.900
    B6 14000 -0.77759 3.810 5.200
    B7 13000 -0.47962 3.540 4.500
    B8 11900 -0.07828 3.17 3.800
    B9 10500 0.32649 2.960 3.350
    A0 9520 0.728796 2.710 2.900
    A1 9230 1.12998 2.320 2.720
    A2 8970 1.42097 2.120 2.540
    A3 8720 1.62175 2.010 2.360
    A5 8200 2.04514 1.860 2.000
    A7 7850 2.33000 1.760 1.840
    A8 7580 2.52319 1.710 1.760
    F0 7200 2.81795 1.640 1.600
    F2 6890 3.28750 1.460 1.520
    F5 6440 3.63720 1.440 1.400
    F8 6200 4.11611 1.260 1.190
    G0 6030 4.49615 1.130 1.050
    G2 5860 4.86307 1.020 .998
    G5 5770 5.23288 .893 .920
    G8 5570 5.45953 .875 .842
    K0 5250 6.00130 .786 .790
    K1 5080 6.21210 .788 .766
    K2 4900 6.52445 .750 .742
    K3 4730 6.69182 .762 .718
    K4 4590 7.13205 .692 .694
    K5 4350 7.54018 .684 .670
    K7 4060 8.26929 .641 .606
    M0 3850 8.92568 .626 .510
    M1 3720 9.41912 .597 .445
    M2 3580 10.0167 .553 .400
    M3 3470 10.5193 .527 .350
    M4 3370 11.4447 .406 .300
    M5 3240 12.3857 .334 .250
    M6 3050 13.6740 .262 .207
    M7 2940 14.3898 .226 .163
    M8 2640 16.1628 .166 .120
    M9 2510 19.6689 .092 .100

  • Hm dankeschön, aber ich fürchte das hilft mir nicht weiter. Vielleicht sollte ich mal erklären, wozu ich das brauche.


    Ich arbeite derzeit im Rahmen eines Projekts an einer erdachten Galaxie und möchte verschiedene Sterne (mit Planeten) generieren. Da es zu aufwändig wäre, die Werte alle von Hand einzugeben, entwickle ich gerade ein Tool, um mehr oder weniger zufällige Sterne zu generieren. Bislang gibt man einfach die Leuchtklasse und Spektralklasse an, herauskommen sollen aber Grösse, Masse/Dichte, Oberflächentemperatur/Leuchtkraft/Strahlungsenergie.


    Im Grunde ist also die Frage, wenn ich einen 'weissen Zwerg' oder 'roten Riesen' generieren möchte, welche Richtlinien gelten für die Masse, Grösse, Leuchtkraft, usw.?


    <b>Yhoko</b>

  • Um es nochmal zu sagen: Wenn man einfach die Position eines Sterns im HRD in ein Computerprogramm einfüttern könnte und dann alles weitere ausgespuckt bekäme, hätten viele Profiastronomen nichts mehr zu tun. So einfach ist das nicht!


    Aber machen wir es wirklich mal auf die vereinfachte Variante.
    Du kannst nicht mit Leuchtkraftklasse und Spektraltyp anfangen, der Spektraltyp ist keine Einheit, die direkt etwas über Sternparameter aussagt, sie leitet sich einzig und alleine von relativen Linienstärken im Sternspektrum ab. Stattdessen brauchst du zumindest die Grundeinheiten des HRD, also absolute Helligkeit, die Du in eine Leuchtkraft umrechnest, und Effektivtemperatur oder einen Farbindex.


    Davon ausgehend gilt für Hauptreihensterne (wirklich extrem grob, und nach den Proportionalitätsfaktoren fragen ist böse, brauchst du ja auch nicht, wenn du es relativ machst):
    L ~ M^3
    L ~ R^4


    Bei Weißen Zwergen ist die Sache ein wenig exakter, dafür hängt die Leuchkraft im Wesentlichen vom Alter ab, weil ein Weißer Zerg einfach nur abkühlt.
    R ~ M^-1/3


    Für Rote Riesen kenne ich gar keine Homologierelationen.


    Viel wichtiger ist ja aber: Hast du dir mal Gedanken gemacht, wie eine realistische Galaxie aussieht? Die hat insgesamt so gut wie gar keine Roten riesen, weil diese ja nicht allzu lange leben. Sie hat je nach Alter einige Weiße Zwerge, die man aber nicht sieht, weil sie viel zu lichtschwach sind. Fast alle Sterne befinden sich auf der Hauptreihe, wobei hier ja auch wieder gilt, große, heiße Sterne sind extrem selten. Das bedeutet, wenn in deiner zufallsgenerierten Galaxie nicht 90% der Sterne den Spektraltyp M haben, ist sie nicht realistisch! Womit wir bei den letzten 10 Zeilen der tabelle wären, die ich vorhin aufgelistet hab.


    Caro

  • Ah, der Nebel lichtet sich langsam, dankeschön soweit! :)


    Danke insbesondere für den Hinweis mit der Galaxie, ich mag mich daran erinnern dass sie ein gewisses Alter haben muss, um überhaupte erdnahe Planeten enthalten zu können, daraus kann man dann schliessen dass es tatsächlich fast nur Hautpreihensterne dort geben darf. In dem Fall werde ich mich auf diese konzentrieren und die 10% Sonderfälle auch als solche behandeln.


    <b>Yhoko</b>

  • Um nochmal kurz auf die obige Tabelle zurückzukommen, wäre es möglich, dass Du mir da noch die Massen dazuschreibst? Und kann man aus den Werten auch auf das Element schliessen, welches verheizt wird? Damit wär ich dann schon sehr glücklich ^^;


    <b>Yhoko</b>

  • So, ich hab nochmal die Massen an die Tabelle oben angehängt, die Einheit ist die Sonnenmasse.


    Bei Hauptreihensternen wird immer Wasserstoff verheizt. Bei den Roten Riesen hängt das sehr stark von ihrer Masse ab. Sterne unter 2 Sonnenmassen bis hinunter zu 0.45 Sonnenmassen schaffen es, das Heliumbrenen in Gang zu bekommen, Bei noch masseärmeren Sternen klappt nicht mal das. Heliumbrennen heißt übrigens nicht, daß kein Wasserstoff mehr verheizt wird. In einer Schale über dem Heliumbrennenden Kern wird weiterhin Wasserstoff fusioniert.
    Schwerere Sterne schaffen dann, je nach Masse, auch noch Kohlenstoff, Neon, Sauerstoff und Silicium. Diese Brennphasen sind dann aber nur noch sehr kurz. Das Siliciumbrennen zum Beispiel dauert in einem Stern von 15 Sonnenmassen gerade einmal eine Woche. Um dann aus Silicium noch eisen zu machen, bedarf es Temperaturen von 2.5 Mrd. Grad im Sterninneren. Und dann ist es auch ziemlich schnell vorbei mit dem Stern. endstadien der Sternentwicklung wie weiße Zwerge und Neutronensterne fusionieren dann im Normalfall gar nichts mehr.


    Caro

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