Sterne - Entwicklungsstufen und Zustandsgrößen

2.1 Von interstellarer Materie zum Protostern 2.2 Von Vor-Hauptreihenstern zum Hauptreihenstern 2.3 Rote Riesen 2.4 Überriesen 2.5 Endstadien	Startseite /
2.3 Rote Riesen Während der Kernfusion wird immer wieder neuer Brennstoff benötigt und so verlagert sich die Brennzone immer weiter nach außen, währenddessen der Radius des Heliumkerns anwächst. Im Heliumkern kommt es aufgrund der Gravitation zu Kontraktion und die Temperatur steigt durch die freiwerdende Energie. Diese Entstehung von Wärme bewirkt allerdings, dass die Hülle expandiert, gleichzeitig wird der Kern immer kleiner. Dieses Phänomen hat jedoch zur Folge, dass das Gas im Inneren nicht mehr mit der allgemeinen Gasgleichung zu betrachten ist. Durch seinen enormen Druck und seine sehr hohe Dichte entsteht im Heliumkern des Sterns entartete Materie, die sich durch Temperatur unabhängige Gleichungen beschreiben lässt. Somit wird das Stadium der Roten Riesen erreicht. Die Geschwindigkeit mit der die Expansion der äußeren Schichten abläuft hängt nur von der Masse des Sterns ab. Zwar verändert sich die pro Flächeneinheit abgegebene Strahlung, doch vorerst nicht die gesamte Leuchtkraft des Sterns. Wenn jedoch die Schale des Riesen genügend expandiert ist, sodass die Dichte derer sehr gering wird, ist kann die emittierte Strahlung ohne starke Behinderung aus dem Stern entweichen und er erscheint uns darauf hin mit einer größeren Leuchtkraft. Wenn eine genügend hohe Temperatur im Heliumkern herrscht, so setzt auch das Helium – Kohlenstoff – Brennen ein. Falls Helium- und Wasserstoffreaktion gleichzeitig im Kern ablaufen, so erwärmt sich der Stern schlagartig. Nach Beendigung des Wasserstoffbrennens in den äußeren Sterngebieten tritt jedoch wieder eine Kontraktion des Riesen auf. 2.3.1 Salpeter – Prozess Das Helium – Kohlenstoff – Brennen, auch zu Ehren seines Entdeckers Salpeter – Prozess genannt, ist eine weitere Methode mittels Kernfusion Energie zu gewinnen, um der Gravitationskraft entgegenzuwirken. Diese tritt jedoch ausschließlich bei Riesensternen auf, da Hauptreihensterne genügend Energie durch das in ihnen ablaufende Heliumbrennen erhalten. Beim Salpeter – Prozess treffen im aus Helium bestehenden Kern des Roten Riesen zwei Atomkerne dieses Elements aufeinander und fusionieren zu Beryllium. Dieser sehr unstabile Atomkern zerfällt meist sehr schnell wieder, doch reichen die wenigen vorhandenen Berylliumkerne aus, um mit einem weiteren Heliumkern und unter Abgabe eines Gammaquants zu Kohlenstoff zu werden. Auf diesem Wege können sich in Riesen noch weitere chemische Elemente höherer Ordnungszahl entstehen. Wenn der Stern beginnt einen Eisenkern zu bilden und der nukleare Brennstoff nicht mehr ausreicht werden keine weiteren Elemente gebildet, da sich bei deren Kernschmelze keine Energie freisetzen ließe.

2.3 Rote Riesen

Während der Kernfusion wird immer wieder neuer Brennstoff benötigt und so verlagert sich die Brennzone immer weiter nach außen, währenddessen der Radius des Heliumkerns anwächst. Im Heliumkern kommt es aufgrund der Gravitation zu Kontraktion und die Temperatur steigt durch die freiwerdende Energie. Diese Entstehung von Wärme bewirkt allerdings, dass die Hülle expandiert, gleichzeitig wird der Kern immer kleiner. Dieses Phänomen hat jedoch zur Folge, dass das Gas im Inneren nicht mehr mit der allgemeinen Gasgleichung zu betrachten ist. Durch seinen enormen Druck und seine sehr hohe Dichte entsteht im Heliumkern des Sterns entartete Materie, die sich durch Temperatur unabhängige Gleichungen beschreiben lässt. Somit wird das Stadium der Roten Riesen erreicht.

Die Geschwindigkeit mit der die Expansion der äußeren Schichten abläuft hängt nur von der Masse des Sterns ab. Zwar verändert sich die pro Flächeneinheit abgegebene Strahlung, doch vorerst nicht die gesamte Leuchtkraft des Sterns. Wenn jedoch die Schale des Riesen genügend expandiert ist, sodass die Dichte derer sehr gering wird, ist kann die emittierte Strahlung ohne starke Behinderung aus dem Stern entweichen und er erscheint uns darauf hin mit einer größeren Leuchtkraft. Wenn eine genügend hohe Temperatur im Heliumkern herrscht, so setzt auch das Helium – Kohlenstoff – Brennen ein. Falls Helium- und Wasserstoffreaktion gleichzeitig im Kern ablaufen, so erwärmt sich der Stern schlagartig. Nach Beendigung des Wasserstoffbrennens in den äußeren Sterngebieten tritt jedoch wieder eine Kontraktion des Riesen auf.

2.3.1 Salpeter – Prozess

Das Helium – Kohlenstoff – Brennen, auch zu Ehren seines Entdeckers Salpeter – Prozess genannt, ist eine weitere Methode mittels Kernfusion Energie zu gewinnen, um der Gravitationskraft entgegenzuwirken. Diese tritt jedoch ausschließlich bei Riesensternen auf, da Hauptreihensterne genügend Energie durch das in ihnen ablaufende Heliumbrennen erhalten.

Beim Salpeter – Prozess treffen im aus Helium bestehenden Kern des Roten Riesen zwei Atomkerne dieses Elements aufeinander und fusionieren zu Beryllium. Dieser sehr unstabile Atomkern zerfällt meist sehr schnell wieder, doch reichen die wenigen vorhandenen Berylliumkerne aus, um mit einem weiteren Heliumkern und unter Abgabe eines Gammaquants zu Kohlenstoff zu werden.

Auf diesem Wege können sich in Riesen noch weitere chemische Elemente höherer Ordnungszahl entstehen. Wenn der Stern beginnt einen Eisenkern zu bilden und der nukleare Brennstoff nicht mehr ausreicht werden keine weiteren Elemente gebildet, da sich bei deren Kernschmelze keine Energie freisetzen ließe.