Astronomie: Roter Riese

Gehört zu: Hertzsprung-Russel-Diagramm
Siehe auch: Sternentwicklung, Hauptreihe, Kernfusion

Stand: 06.10.2022

Entwicklung von Roten Riesen

Aus einem Hauptreihenstern kann sich ein sog. Roter Riese entwicken, der seinerseits durch mehrere Enwicklungsstadien geht und schließlich auch in unterschiedlichen End-Zuständen endet (Weisser Zwerg, Neutronenstern, Schwarzes Loch).

Entstehung eines Roten Riesen

Ein Stern auf der Hauptreihe des HRD fusioniert in seinem Zentrum Wasserstoff zu Helium.

Wenn der Wasserstoff komplett zu Helium fusioniert wurde, haben wir im Zentrum des Sterns Helium und weiter ausserhalb Wasserstoff (genauer gesagt ein Gemisch aus Wasserstoff 75% und Helium 25%). Das Material kann aber noch nicht weiter fusionieren, da Temperatur und Druck dafür noch zu klein sind. Die Kernfusion im Stern stoppt also komplett. Damit besteht kein Druck-Gleichgewicht mehr und der Stern kollabiert unter seiner eigenen Schwerkraft.

Durch diese Kontraktion steigt die Temperatur um Sterninneren langsam an, da sich die Sternmaterie wie ein ideales Gas verhält.. Für eine Fusion des Heliums im Zentrum bleibt es aber noch immer zu kalt – ca. 100 Mio Kelvin wären dafür erforderlich.

Diese Lebensphase des Sterns nennt man: –> Unterriese (Sub Giant)
Ein “kleinerer” Roter Riese heisst “Unterriese”. MIt “kleinerer” meint man Leuchtkraftklasse IV.

Die steigende Temperatur reicht zuerst für eine Fusion des Wasserstoffs zu Helium in der bisher inaktiven Wasserstoffhülle, wofür nur ca. 10 Mio Kelvin erforderlich sind. Damit beginnt also zunächst ein sog. Wasserstoffschalenbrennen in einer Schale um den Helium-Kern des Sterns.

Ausserhalb der Schale expandiert der Stern dann durch den dort überwiegenden Strahlungsdruck der Fusion (des Wasserstoffschalenbrennens). Nach innen produziert das Wasserstoffschalenbrennen Helium, was den Helium Kern zunächst vergrößert. Wenn Masse des Heliumkerns schließlich die Schönberg-Chandrasekhar-Grenze erreicht, kann der Heliumkern den Gravitationsdruck von Kern und Schalenbereich nicht mehr halten und kollabiert schnell. Die durch den Kollaps frei werdende potentielle Energie (Gravitations-Engergie) wird in den Stern abgegeben und heitzt diesen enorm auf. Nun nennt man so einen Stern einen “Roten Riesen”

Diese Lebensphase des Sterns nennt man –> Roter Riese (Red Giant)
So ein “echter” Roter Riese soll dann die Leuchtkraftklasse III haben.

Link: –> https://www.youtube.com/watch?v=4xIQGbYur9Q

Das Ende eines Roten Riesen

Das Ende der Lebensphase “Roter Riese” ist erreicht, wenn im Kern das Heliumbrennen zündet (sog. Helium Flash).

Im HRD befindet sich der Stern dann am “TRGB” (Tip of the Red Giant Branch).

Unterriese oder Riese?

Der Beginn der Lebensphase “Unterriese” ist klar definiert durch den Abzweig von der Hauptreihe – also das Ende des Wasserstoffbrennens im Zentrum. Nun befindet sich der Stern auf dem sog. SGB (Sub Giant Branch) im Hertzsprung-Russel-Diagramm.

Aber wann wird aus dem Unterriesen ein Riese? Phänomenologisch ist das der Übergang von Leuchtkraftklasse IV zu Leuchtkraftklasse III, aber was passiert da astrophysikalisch im Inneren des Sterns? Es ist der Moment, wo die Masse des Heliumkerns die Schönberg-Chandrasekhar-Grenze überschreitet und der Heliumkern schnell kollabiert.

Quelle: https://astronomy.stackexchange.com/questions/21157/when-exactly-does-a-sub-giant-become-a-red-giant

Yerkes-Leuchtkraftklassen

Die Yerkes-Leuchtkraftklassen, auch als Yerkes- oder MK-System bekannt, bezeichnen eine gebräuchliche Einteilung der Sterne nach ihrer Leuchtkraft und ihrem Spektraltyp. Dieses Einteilungsschema geht auf W.W. Morgan und P.C. Keenan zurück. Danach gibt es die Klassifikation in Leuchtkraftklassen:

  • Ia: Hyperriesen
  • Ib: Überriesen
  • II: Helle Riesen
  • III: Riesen
  • IV: Unterriesen
  • V: Hauptreihe
  • VI: Unterzwerge

Quelle: https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/yerkes-leuchtkraftklassen/539