Ist „Hauptsequenz“ eine zeitliche Sequenz?

Nach Helligkeit und Oberflächentemperatur geplottete Sterne passen in Muster eines Hertzsprung-Russell- Diagramms. Eine grobe diagonale Teilmenge dieses Diagramms wird als Hauptsequenz bezeichnet. Ist das in irgendeiner Weise eine zeitliche Abfolge? Es gibt einen Hinweis in der Sternphysik- Sektion des Wikipedia-Artikels, dass die Antwort nein ist, aber dass es einmal so gedacht wurde:

Die Betrachtung des Diagramms ließ Astronomen spekulieren, dass es eine Sternentwicklung zeigen könnte, wobei der Hauptvorschlag darin bestand, dass Sterne von roten Riesen zu Zwergsternen kollabierten und sich dann im Laufe ihres Lebens entlang der Linie der Hauptsequenz bewegten.

Bedeutet das Wort "Sequenz" in diesem Fall nur eine bestimmte Reihenfolge und nicht einen zeitlichen Verlauf, den ein Stern macht? Ist die Hauptsequenz nur eine Art Plateau in der Sternentwicklung, in dem Sterne eine signifikante Dauer haben?

Ist das in irgendeiner Weise eine zeitliche Abfolge?

Nicht wirklich. Zumindest nicht im Sinne eines Sterns, der entlang der Hauptsequenz gleitet. Das passiert nicht Stattdessen bleibt ein Stern während seiner Lebensdauer als Hauptreihenstern mehr oder weniger an einer Stelle auf der Hauptreihe geparkt.

Ein Protostar ist leuchtender und kühler als der Hauptreihenstern des Nullalters, zu dem er werden wird. Sobald sich ein Stern "entzündet" (Wasserstoff (nicht Deuterium) zu fusionieren beginnt), betritt ein Stern die Hauptsequenz. Hier verbringt der Stern den größten Teil seines Lebens. Bei kleinen Sternen, Sternen mit einer Masse von weniger als 40% der Sonnenmasse, verbringt der Stern die gesamte Lebensdauer als Stern. Kleine Sterne werden mit zunehmendem Alter immer dunkler.

Größere Sterne mischen sich nicht gründlich vom innersten Kern zu den Regionen in äußerster Randlage. Diese größeren Sterne bilden mit zunehmendem Alter eine Heliumasche. Diese Wasserstofffusion endet schließlich, wenn der gesamte Wasserstoff im Kern zu Helium verschmolzen ist. Dann verlässt der Stern die Hauptsequenz. Im Gegensatz zu kleinen Sternen werden größere Sterne mit zunehmendem Alter heller (leuchtender).

Größere Sterne (Sterne mit mehr als 40% Sonnenmasse) können mit zunehmendem Alter ihre Leuchtkraft verdoppeln oder verdreifachen. Das ist ein Anstieg um die dritte bis halbe Größenordnung, und das ist winzig im Vergleich zu dem Helligkeitsunterschied von elf oder zwölf Größenordnungen, der in einem HR-Diagramm zwischen dem kleinsten roten Zwerg und dem größten blauen Riesen dargestellt ist. Dies bedeutet, dass ein nicht winziger Stern, sobald er in die Hauptsequenz eintritt, mehr oder weniger an dieser Stelle in der Hauptsequenz verbleibt, bis er die Hauptsequenz verlässt.

Nein, die Hauptsequenz ist eher wie eine Startlinie . Die meisten Sterne verbringen eine lange Zeit mit einem Punkt davon ( 10 Milliarden Jahre für die Sonne), während sie Wasserstoff zu Helium verschmelzen. Dann wandern sie davon.

In diesem Diagramm ist die schwarze Linie die Hauptsequenz. Die farbigen Linien zeigen zeitliche Abfolgen. Dieser zeitliche Fortschritt eines einzelnen Sterns wird seine Evolutionsspur genannt .

Die Zahlen entlang der schwarzen Linie sind Sonnenmassen (1 = Sonne). Dieses Diagramm entstand durch eine Folge von Bildern der Wikimedia-Benutzer Rursus , GAS und Jesusmaiz.

Die Hauptsequenz ist meist ein Plateau, das ein Stern erreicht, nachdem er sich vollständig gebildet hat, aber bevor ihm der Wasserstoff ausgeht, um normale Fusionsreaktionen zu befeuern. Und ja, die Reihenfolge ist meist eine Reihenfolge - nach Masse, nicht nach Alter. Ich sage vor allem, weil das Alter eine gewisse Auswirkung hat (siehe den Abschnitt aus dem Wikipedia-Artikel über die Hauptsequenz bezüglich der Variation von Temperatur und Leuchtkraft ). Das Ergebnis ist, dass ältere Sterne etwas heißer und heller sind als jüngere Sterne.

Für die meisten Sterne ist ein Großteil des Lichts Schwarzkörperstrahlung . Die Energiemenge, die ein Stern erzeugt, ist kompliziert (wie auf der Seite für die Masse-Leuchtkraft-Beziehung erläutert ), aber das Fazit ist, dass bei Sternen mit einer größeren Masse die Energieabgabe im Verhältnis zu ihrer Oberfläche erheblich zunimmt und somit heißer ist . Auf der Seite zur Schwarzkörperstrahlung finden Sie eine nette Erklärung, einschließlich einer Temperaturgrafik, die zeigt, wie die Oberflächentemperatur kleinerer Sterne rot und mit zunehmender Masse orange, gelb, grün und blau wird.

Die höhere Fusionsrate (im Verhältnis zur Größe) erklärt, warum größeren Sternen schneller der Wasserstoff ausgeht als kleineren Sternen.

Kurze Antwort

Die Antwort ist nein. Die Hauptsequenz ist eine Sequenz in Masse (und keine Sequenz in der Zeit).

Die massereichsten Sterne befinden sich oben links (da sie am hellsten und heißesten / blauesten sind). Die Sterne mit der geringsten Masse befinden sich unten links (da sie schwächer und kühler / röter sind).

Der Hauptfolge von links oben nach rechts unten folgt somit eine Folge von hoch nach niedrig Masse.

Ein bisschen mehr Hintergrund

Die Astronomen Hertzsprung und Russel gehörten zu den Ersten, die bemerkten, dass Helligkeit und Farben der Sterne nicht zufällig sind, sondern dass die große Mehrheit der Sterne ein enges Verhältnis zwischen Helligkeit und Farbe aufweist. Die hellsten Sterne sind in der Regel blauer (= heißer) und die dunkleren Sterne sind in der Regel roter (= kühler).

Wenn Sie die Eigenschaften von Sternen in einem Diagramm darstellen, das die Helligkeit auf der vertikalen Achse und die Farbe (oder Temperatur) auf der horizontalen Achse anzeigt, stellt sich heraus, dass die große Mehrheit der Sterne in diesem Diagramm in einem ziemlich schmalen Streifen liegt. Wir nennen diesen Punkt die Hauptsequenz, einfach weil die meisten Sterne darauf liegen. (Es gibt Ausnahmen, zum Beispiel, rote Riesen und weiße Zwerge liegen nicht in dieser Reihenfolge, aber diese sind seltener). Wir nennen dieses Diagramm nun das Hertzsprung-Russel-Diagramm.

Die meisten Sterne liegen auf dieser Sequenz, weil sie ungefähr 90% ihrer Lebenszeit dort verbringen, ohne viel zu verändern. Die Sonne ist auch einer der vielen Sterne in der Hauptsequenz. Alle Sterne in der Hauptsequenz werden durch Kernfusion von Wasserstoff in ihren heißen Zentren angetrieben. Dies ist eine so effiziente Brennstoffquelle für einen Stern, dass er 90% seiner Lebensdauer hat.

Computermodelle halfen Astronomen zu verstehen, wie sich Sterne im Alter durch das Hertzsprung-Russel-Diagramm bewegen. Wenn die Sterne in ihren Zentren keinen Wasserstoff mehr haben, beginnen sie sich zu verändern und verlassen die Hauptsequenz. Dann können sie zu roten Riesen heranwachsen. Diese ändern sich relativ schnell. Aus diesem Grund sehen wir nicht viele Sterne außerhalb der Hauptsequenz. Die Spuren, wie sich Sterne mit zunehmendem Alter durch das Diagramm bewegen, werden als Evolutionsspuren bezeichnet. Diese Evolutionsspuren können als Sequenzen von Zeit betrachtet werden.