Sternentwicklung
Sternentstehungsgebiet
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Zitat aus Astrophysik II, Kapitel Sternentwicklung von Helmut Sautter:*
„Wir wollen uns nicht mehr länger bei den Details der Rechnung aufhalten, sondern deren Ergebnis physikalisch interpretieren. Gehen wir also von einer Gaswolke, deren chemische Zusammensetzung der üblichen Sternatmosphären entspricht und die bei einer Dichte von einigen Atomen pro cm3 einen Raum von ungefähr 8 Lichtjahren Durchmesser ausfüllt. Sie hat dann ungefähr die Masse der Sonne. Durch die Gravitationskraft werden die Teilchen dann zum Zentrum hin beschleunigt. Im gleichen Maße wie sie kinetische Energie aufnehmen, verlieren sie potentielle Gravitationsenergie. Letztere ist für 2 Teilchen der Masse m: UG = - G * m2 / r. Sie verschwindet, wenn die Teilchen unendlich großen Abstand haben und wird für endliche Abstände negativ, also kleiner. Die Geschwindigkeit der Teilchen bleibt nicht zum Zentrum der Wolke hin gerichtet. Durch Stöße verteilt sie sich bald statistisch und tritt als Temperaturerhöhung in Erscheinung. Die Temperaturerhöhung hat wiederum eine Druckerhöhung zur Folge, die der Kontraktion entgegenwirkt. Hätte unsere Wolke die Eigenschaften eines idealen Gases, so wäre der hydrostatische Druck nicht in der Lage, die Kontraktion ganz um Stillstand zu bringen. Die Wolke würde sich immer weiter verdichten, begleitet von einem unbegrenzten Anstieg der Temperatur. In einem realen Gas kommt es jedoch immer wieder zu Prozessen, bei denen zusätzlich Energie in Wärme verwandelt wird. Das führt zu einem zusätzlichen Druckanstieg, der ausreicht, die Kontraktion aufzuhalten. Als Erstes findet in einem realen Gas allerdings ein Prozess statt, der die umgekehrte Wirkung hat. Sobald die Temperatur in der Wolke von 100 K auf 10 000 K angestiegen ist, wird der Wasserstoff ionisiert. Die dabei verbrauchte Energie entstammt wieder dem Gravitationsfeld, sie tritt aber nicht als Wärme in Erscheinung. Folglich erhöht sich bei einer weiteren Kontraktion der Druck nur unwesentlich. Es kommt zu einem Kollaps der ganzen Wolke, der erst beendet ist, wenn der Wasserstoff vollständig ionisiert ist. Dieser Vorgang spielt sich innerhalb von einigen Jahren ab. Als er begann hatte die Wolke ungefähr den Durchmesser des Sonnensystems, danach den der Merkurbahn. Man spricht auch vom Zeitpunkt der Zündung des Sterns. Er ist jetzt etwa 100 mal größer als die Sonne, leuchtet 400 mal heller und hat eine Oberflächentemperatur von 4000 Grad. Danach setzt sich die Kontraktion langsam fort wie zuvor. Eine entscheidende Änderung tritt erst dann ein, wenn die Temperatur im Mittelpunkt der Gaskugel etwa 10 Millionen Grad erreicht hat. Die dichte im Zentrum ist dann 100g/cm3 und der Druck 220 Milliarden atm. Die Zeit, in der die Entwicklung bis zu diesem Punkt abläuft, hängt sehr stark von der Masse des Sterns ab. Bei der Sonne dauerte dieses Stadium 80 Millionen Jahre, (…) Während dieser ganzen Zeit war der Stern von einer dicken Konvektionszone umgeben. In diesem Stadium durchwandert er auch instabile Phasen, wobei er einen Teil seiner Masse abstößt.“
* Astrophysik II, Gustav Fischer Verlag, ISBN 3-437-20089-5