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Grundwissen

HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Das Hertzsprung-Russell-Diagramm zeigt grob die Verteilung der Sterne über ihre Entwicklungsstadien.
  • Im Diagramm zeigen sich verschiedene charakteristische Bereiche.
  • An der Position eines Sterns im HRD kann man meist seinen Entwicklungszustand ablesen.
Aufgaben Aufgaben

Im HERTZSPRUNG-RUSSEL-Diagramm, kurz HRD, wird die Oberflächentemperatur eines Sterns bzw. sein Spektraltyp gegen seine absolute Helligkeit bzw. seine Leuchtkraft aufgetragen. Macht man dies für eine große Anzahl von Sternen, so werden charakteristische, linienartige Häufungen deutlich. Die Position eines Sterns im HRD lässt Rückschlüsse auf den aktuellen Entwicklungszustand des Sterns zu. 

HRD mit der Entwicklung ausgewählter Sterne

Im HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm in Abb. 1 sind auf der Rechtswertachse die Spektralklasse (Temperatur) und auf der Hochwertachse die Leuchtkraft (bzw. absolute Helligkeit) angegeben. Trägt man alle bekannten Sterne in das Diagramm ein, so werden charakteristische Linien bzw. Gebiete deutlich.

Starte die Animation, dann siehst du (die Zeitspannen nicht maßstabsgerecht), wie der Lebensweg verschiedener Sterne und der Sonne im HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm verläuft.

Hinweis: Eine sehr anschauliche Simulation, die das Leben selbst erschaffener Sterne simuliert, findest du unter https://starinabox.lco.global/?lang=de.

Wichtige Bereiche im HRD

Die Hauptreihe, der Riesenast und die Überriesen sowie der Bereich der Weißen Zwerge sind wichtige Bereiche im HRD (siehe Abb. 2). 

User:Sch, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Abb. 2 Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD)
Hauptreihensterne

Die große Mehrheit der Sterne befindet sich auf der Hauptreihe und sind daher sog. Hauptreihensterne. Ihre Strahlungsenergie setzen Hauptreihensterne durch Wasserstoffbrennen im Kern frei. Auf der Hauptreihe verbringen die Sterne den größten Teil ihres Sternenlebens und wandern dabei von rechts unten nach links oben.

Riesen und Überriesen

Ist der Wasserstoffvorrat eines Sterns verbraucht, so setzt das sog. Schalenbrennen ein und die Sterne wandern im HRD nach rechts. Man kann dabei die Sterne aufgrund ihrer Größe zwischen roten Riesen und roten Überriesen unterscheiden.

Weiße Zwerge

Mit dem Ende jeglicher Kernfusion kann unter Umständen aus einem Riesen ein Weißer Zwerg werden (ansonsten entsteht nach einem Supernova-Ausbruch ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch). Dabei kreuzt der Stern die Hauptreihe und wandert im HRD nach links unten. Weiße Zwerge sind somit sehr alte, kompakte Sterne mit hoher Oberflächentemperatur aber geringer Leuchtkraft.

Helle Sterne im HRD

In der folgenden Simulation in Abb. 3, die nur auf größeren Displays von Tablet oder PC nutzbar ist, kannst du am Himmel verschiedenste Sterne auswählen und dir ihre Position im HRD und damit ihren aktuellen Entwicklungszustand anzeigen lassen.

Abb. 3 Helle Sterne im Hertzsprung-Russel-Diagramm / Hinweis: Die App benötigt einen Bildschirm mit einer Breite von mindestens 1024 Pixeln.

Die App „Helle Sterne im HRD“ ermöglicht den Übergang von der Betrachtung der Sterne als einfache Lichtquellen eines als bekannt vorausgesetzten Sternenhimmels hin zu Objekten mit physikalischen Eigenschaften. Das schrittweise Eintragen von Wertepaaren (Leuchtkraft und Oberflächentemperatur) in ein Diagramm ergibt eine Anordnung von Datenpunkten, die auf das Hertzsprung-Russell-Diagramm führt. Das HRD wird als Zustandsdiagramm der Sterne betrachtet. Die Sternentwicklung ist dagegen nicht Thema dieser App.

Die 3D-Astro-Apps werden bereitgestellt vom Haus der Astronomie in Heidelberg.

Aufgaben

HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm

Übungsaufgaben