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Fachbereichsarbeit

Die Sterne: Ihre Entste­hung und wie sie sterben

2.315 Wörter / ~14 Seiten sternsternsternstern_0.2stern_0.3 Autor Felix S. im Apr. 2014
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Fachbereichsarbeit
Physik

Universität, Schule

Rudolf-Hildebrand Schule Markkleeberg

Note, Lehrer, Jahr

1, Müller K. , 2013

Autor / Copyright
Felix S. ©
Metadaten
Preis 6.50
Format: pdf
Größe: 2.45 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternstern_0.2stern_0.3
ID# 39536







Rudolf-Hildebrand-Schule

Gymnasium Markkleeberg

Abiturjahrgang 2015


Facharbeit Physik:

"Sterne – Entstehung und Sterben"

1


INHALTSVERZEICHNIS:


1. Zielstellung Seite 3


2. Einleitung Seite 4


3. Hertzsprung-Russel-Diagramm Seite 5


4. Entstehung von Sternen Seite 7

4. 1. Verdichtung der Molekülwolken Seite 8


4. 2. Der Protostern Seite 9


4. 3. Vorhauptreihensterne Seite 9


4. 4. Entzündung Seite 9


5. Das Sterben der Sterne Seite 10

5. 1. Massearme Sterne Seite 10

5. 2. Massereiche Sterne Seite 10


6. Fazit Seite 11

7. Quellen Seite 12


8. Versicherung Seite 14


1. Zielstellung


Sterne beschäftigen seit vielen Jahrhunderten Forscher und Hobbyastronomen. Und auch mich. Ziel dieser Arbeit ist es, die Entwicklung und das Sterben der Sterne zu erläutern. Nachdem ich erfahren habe, was ein Stern ist und wie er entstehen kann, möchte ich begreifen, wie sein Leben weiter geht. Bei der komplexen Entstehung werde ich die 4 Phasen der Sternenbildung näher erläutern.

Dabei werden Begriffe wie Roter Riese, Weißer Zwerg . geklärt. Die Analyse des Hertzsprung-Russel-Diagrammes nimmt einen zentralen Teil meiner Arbeit ein, um zu erfahren, was Sterne überhaupt sind.


2. Einleitung


Was sind wir und woher kommen wir?

Fragen, die sich Philosophen seit Jahrhunderten stellen und immer wieder versuchen, neu zu beantworten. Seit Jahrtausenden beobachten die Menschen den Sternenhimmel und suchen nach Antworten. Die Bibel sagt, all dies sei die Schöpfung Gottes, denn er schuf das Licht und die Erde. Wie er das Licht schuf, ist nicht beschrieben, so bleibt diese Frage offen. Forscher versuchten diese Frage zu beantworten.

Ich möchte im Laufe dieser Arbeit die Entstehung und das Sterben der Sterne, den Spendern des Lichtes, welches jeder braucht, erläutern. Doch bevor man über die Entstehung von Sternen schreiben kann, muss man klären, was ist ein Stern? Diese Antwort ist nicht so einfach und hat sich im Laufe der Zeit auch entwickelt. In der Zeit des geozentrischen Weltbildes war es Gottes Schöpfung und die Entstehung war nicht zu hinterfragen.

Doch mit dem Aufkommen des Heliozentrischen Weltbildes war die Zeit zum Hinterfragen gekommen. 2 Die Definition "Die Sonne ist eine selbstleuchtende Gaskugel. "3, stellt einen Teil der Antwort da. Doch sie erklärt nicht, wie Sterne leuchten. Bei der Fusion von Wasserstoff entsteht Energie, in Form von Licht und andere Strahlen. Dieser Vorgang der Wasserstoff-Fusion bringt Sterne zum Leuchten.

Nachdem diese Grundlagendefinition gelegt ist, ist es nun möglich, die Entstehung und das Sterben der Sterne zu erläutern.

4


3. Hertzsprung-Russel-Diagramm


Was macht einen Stern aus? Wie unterscheiden sie sich? Wie ist ihr Lebenszyklus? Henry Norris Russell entwickelte auf Daten von Ejnar Hertzsprung ein Diagramm das diese Fragen klärt, das Her.....[Volltext lesen]

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4. Entstehung von Sternen


Unter Sternentstehung versteht man die allgemeinen Entwicklungsstadien eines Sternes, von Molekülwolken bis zum fertigen Stern. Es ist möglich diese Entstehung in Phasen einzuteilen. Sie beginnt mit der Verdichtung der Molekülwolke, der Entstehung des Protosterns und der darauf folgenden Entzündung bis am Ende der Hauptstern entstanden ist.


Interstellare Materie:

Als Interstellare Materie bezeichnet man die Materie zwischen Sternen einer Galaxie. Es ist der Raum im Weltall ohne Sterne.

Diese wird an Hand der Temperatur in drei Zustände unterteilt (nach McKee, Ostriker 1977):

- heiß – Bereiche mit Temperatur über 1 Million Kelvin

- warm – Bereiche mit Temperatur von einigen tausend Kelvin

- kalt – Bereich mit Temperatur von weniger als 100 Kelvin9

Molekülwolken:


Als Molekülwolken bezeichnet man interstellare Gaswolken. Diese ermöglichen durch ihre Größe, Temperatur und Dichte die Bildung von Molekülen. Hauptbestandteil der Molekülwolke ist molekularer Wasserstoff (H2). Je dichter eine Wolke, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit der Existenz von anderen Molekülen. Bei besonders kalten und dichten Molekülwolken spricht man von Dunkelwolken.

Die größten Molekülwolken haben eine ungefähre Ausdehnung von mehreren hundert Lichtjahren und eine ungefähre Masse von 100 000 Sonnenmassen. 10


4. 1. Verdichtung der Molekülwolken

Die Entstehung eines Sternes ist möglich, wenn eine hohe Masse und hohe Dichte an Material, meist Wasserstoffmoleküle, erreicht ist. Das entscheidende Kriterium zum Entstehen eines Sternes ist der Kollaps einer Molekülwolke. Um einen Kollaps zu erreichen, ist es nötig, dem natürlichen Kühlprozess entgegenzuwirken. Es gilt die von James Jeans (1877 bis 1946)11 entdeckte Gleichung:

12


Dabei bedeutet rG = Grenzradius der Wolke und mG = Grenzmasse, auch bekannt als Jeansmasse, der Wolke. Diese Gleichung ist abhängig von der Temperatur T und der Dichte der Wolke p. Nach dieser Gleichung kollabiert eine Molekülwolke nur bei dem Überschreiten des Grenzradius oder der kritischen Masse. Es ist bei der Grenzmasse zu beachten, dass sie umso größer sein kann, je höher die Temperatur und je niedriger die Wolkendichte ist.

Bei Überschreitung einer der beiden Kriterien beginnt der Kollaps. Dieser Kollaps ist aufgeteilt in 2 Phasen, die Kontraktion und die Fragmentation. Kontraktion meint die Verkleinerung eines Volumens durch Schrumpfung. 13 Gründe dieser Kontraktion sind Abkühlung, Entstehung von Molekülen, Turbulenzen un.....

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Nun kann man von einem Protostern sprechen, welcher seine Masse und Leuchtkraft durch von außen herabfallende Objekte erhält. Durch eine optisch dicke Hülle um den Protostern erhitzt sich dieser durch Strahlung von innen.


4. 3. Vorhauptreihensterne


Protosterne gewinnen ihrere Leuchtkraft aus der Akkretion15 (Aufnahme) von Materie, das nimmt jedoch im Lauf seiner Entwicklung immer weiter ab. Der Stern gewinnt nun seine Leuchtkraft hauptsächlich aus der Eigenkontraktion.

Ab diesem Punkt spricht man von einem Vorhauptreihenstern, dabei wird unterteilt in T-Tauri-Sterne und Herbig Ae/Be Objekte. 16 Diese Unterteilungen richten sich nach der Masse der Sterne. Unter 2 Sonnenmassen sind es T-Tauri-Sterne und bis zu 8 Sonnenmassen werden sie als Herbig Ae/Be-Objekte bezeichnet. Der Stern erhitzt sich weiter bis die Kernschmelze einsetzt und man von einem Hauptreihenstern spricht.


4. 4. Entzündung


Nach dem Zünden der Kernschmelze beginnt die erste hektische Brennphase. Massereiche Sterne können dabei sehr heiß werden, bis zu 20000 Kelvin. Dadurch erhitzen sie die sie umgebende interstellare Materie, daraus folgt die Umkehrung der Kontraktion der Wolke. Dementsprechend hat der Stern keine Möglichkeit der weiteren Aufnahme von Masse und er beginnt zu verglü.....





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Sterne zwischen 0, 3 und 2, 3 Sonnenmassen:

Diese Sterne erreichen die notwendige Temperatur und den Druck zum Brennen von Helium. Temperatur und Druck werden abrupt erreicht und es kommt zu einem Heliumflash, bei dem der Stern eine Fläche von bis zu 100 Sonnen einnehmen kann. Dabei wird häufig die äußere Hüllen des Sternes abgestoßen. Nach dem Abkühlen bleibt ein Weißer Zwerg zurück, welcher wiederum wahrscheinlich zum Schwarzen Zwerg abkühlt.


5. 2. Massereiche Sterne


Sterne zwischen 2, 3 und 3 Sonnenmassen:

Sterne, die diesen Angaben entsprechen, sind in der Lage, den durch das Heliumbrennen gebildete Kohlenstoff zu verbrennen. Durch das Verlieren ihrer äußeren Hülle bleiben diese Sterne an der kritischen Grenze zur Supernova und enden als Weißer Zwerg.


Sterne über 3 Sonnenmassen:

Diese extrem massereichen Sterne verbrennen innerhalb ihres Lebenszyklus alle leichten Elemente zu Eisen. Sie verlieren, wie viele andere Sterne auch, ihre äußere Hülle. Es entsteht eine Art Schalensystem um den Kern und die Energie kann nicht entweichen. Sobald die Energie ein Maximum überschritten hat, kollabiert der Stern und explodiert. Dabei können sowohl Supernovae als auch Schwarze Löcher entstehen.

Die genauen Umstände für eine solche Entstehung .....

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Durch mein Praktikum in einem Physiklabor und durch diese Komplexe Lernleistung ist mein Wunsch in die Naturwissenschaftliche Richtung zu gehen, bestärkt worden. Vielleicht liest man ja eines Tages in der Zeitung: " : Der Entdecker des Rosa Sternes".




7. Quellen

Hinweis: Für bessere Übersicht Quellen.xls nutzen

Internetquellen:

Herausgeber, Stand, Thema, Link, Abrufdatum, Abrufzeit

Werner Kasper, 2009, Interstellare Materie, 14.02.2013, 21:00:00

Werner Kasper, 2009, Die Entstehung und Entwicklung der Sterne, 27.12.2012, 16:45:00

© Academic, 2010, Interstellare Materie, 4:19, 27.12.2012, 18:24:00

© Academic, 2010, Korona (Sonne), 12.02.2013, 15:00:00

© Academic, 2010, Sternentstehung, 12.02.2013, 15:00:00

© Academic, 2010, Molekülwolken, 12.02.2013, 15:00:00

Geimeinschaft Astroinfo: LexikonHans Martin Senn, Sabine Saurer Stefan Plozza, Marc Pesendorfer, Christian Leu, Stefan Meister, Roland Brodbeck, Arnold Barmettler, 16.03.2012, Absolute Helligkeit/Akkretion/Das HRD, die Sterne klassifizieren/Was sind Sterne?, 13.02.2013, 19:00:00

© Uni Göttingen, 2011, LP - Sternentsteh.....

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© wissenmedia in der inmediaONE] GmbH, keine Angaben, Kontraktion, 15.02.2013, 15:00:00

© ZUM Internet e.V., keine Angaben, Stellare Kosmogonie, 15.02.2013

© Die AVG Internet-Redaktion, 08.04.2000, Die Temperatur von Sternen, 15.02.2013, 18:00:00

Denise Böhm-Schweizer, 2010, Heliozentrisches Weltbild, 23.02.2013, 18:30:00

Denise Böhm-Schweizer, 2010, Geozentrisches Weltbild, 23.02.2013, 18:30:00

Wikipedia®, 25.02.2013, Stern, 03.03.2013, 16:00:00


Bildquellen:

Herausgeber, Stand, Thema, Link, Abrufdatum, Abrufzeit

Reinhard Freund, 02.02.2013, HRD-Entwicklung, 14.02.2013, 10:00:00

Reinhard Freund, 02.02.2013, HRD, , 14.02.2013, 10:00:00

Otto J. Pilzer, 01.02.2007, Die Plejaden, 23.02.2013, 18:00:00

Reinhard Freund, 04.09.2011, 2: Dynamisches Sonnensystem die tatsächlichen Hintergründe des Klimawandels, 23.02.2013, 18:00:00

Werner Kasper, 2013, Die Entstehung und Entwicklung der Sterne, 27.12.2012, 16:45:00

N. Design., Stars, 12.03.2.....

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Quellen & Links

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