Root Rees

Rode Resen sünd en Klass vun Steerns, de sik dör en grote Utdehnen uttekent un dormit in’n Vergliek to en Steern op de Hööftreeg mit de glieken Böverflachentemperatur (dat weer denn en so nöömten Roden Dwarg) en grote Lüüchtkraft hett. Bispelen för Rode Resen sünd Aldebaran in’t Steernbild Bull oder Arcturus in’t Steernbild Boorhöder

 Egenschoppen 
Rode Resen höört tomeist to de Spektralklassen K oder M. Jemehr Temperaturen an de Böverflach liggt na Schmidt-Kaler (1982) twüschen 3.300 (Spektralklass M5) un 4.750 (Spektralklass K0) Kelvin. Teemlich roor kamt ok de Spektralklassen R, S oder N vör, vör de Schmidt-Kaler en Temperaturrebeet vun 1.900 bit 5.400 K angifft. In’n Vergliek to de Sünn (5.780 K) sünd disse Temperaturen teemlich siet un jemehr Maxima vun jemehr Swartkörperstrahlen leegt in’t rode oder orange Rebeet vun de Klören.

Vun wegen de Utdehnen un de dormit verbunnen groten Överflach is de afstrahlte Lichtmengde und somit de Lüüchtkraft vun Rode Resen bannig hooch. De Steerns hebbt also en grote afslute Helligkeit. In’t sichtbore Rebeet leegt de afsluten Helligkeiten vun Rode Resen ut de Spektralklass K un M na Schmidt-Kaler bi -0,4 bit 0,7 Magnituden, womit se ruchweg de 100facke Lüüchtkraft hebbt as de Sünn, de ruchweg de Magnitude 4,8 opwiest. För de Lüüchtkraft, de över’t hele Spektrum integreert is (de so nöömte bolometrische Helligkeit), gifft Schimdt-Kaler för Rode Resen (K un M) Weerten vun -2,6 bit 0,4 Magnituden an, wat bit to dat 1000facke vun de Sünn bedüüt. De grote Lüüchtkraft bringt dat mit sik, dat Rode Resen in’n Vergliek to de kölleren Hööftregen-Steerns ut groten Afstand sehn warrn künnt. Jüst ünner de hellen Steern, de mit free Oog to sehn sünd, gifft dat vele Rode Resen.

Wegen jemehr sieten Böverflachentemperatur un de hogen Lüchtkraft leegt de Roden Resen in’t Hertzsprung-Russell-Diagramm in de rechten böveren Eck.

Jüst Rode Resen wiest faken en utdehnte Photosphäär op (kiek ok: Steernböverflach). Physikaalsche Grötten as de Böverflachentemperatur, Böverflachenswoorkraft oder Radius mööt bi disse Steerns dorüm sünners nau defineert warrn.

 Woans sik Rode Resen entwickelt 
 Utgangssteerns as de Sünn 
Rode Resen entstaht ut Hööftregensteerns mit wenig Masse an’t Enn vun jemehr Entwickeln. Wat denn ipp un nau passeert hangt vör allen vun de Masse af aver ok vun de cheemschen Tosamensetten vun den oorsprünglichen Steern. De Prinzipien vun disse laten Phaas vun’t Entwickeln warrt toeerst an’t Bispeel vun en sünnordigen Steern (1 Sünnmasse mit 68 % Waterstoffandeel, 30 % Helium un 2 % annere Elementen) un den sien Weg in’t Hertzsprung-Russell-Diagramm na de Modellen vun Schaller un Kollegen (1992) as ok vun Charbonnel un Kollegen (1996) verkloort warrn.

Al in de Tiet as de Steern de Hööftreeg dörlöpt, föhrt de Ümwanneln vun Waterstoff to Helium in’n Karn to’n Anstiegen vun de Lüüchtkraft. Dör dissen Vörgang warrt de Tall vun de Deelken weniger, vun wegen dat bi de Fusion ut 4 Protonen un 4 Elektronen 1 Heliumkarn un 2 Elektronen tüügt warrt. Togliek stiggt de middlere Atommasse vun 0,5 op 1,33 atomare Masseneenheiten. De sietere Deelkentall in’n Karn föhrt automaatsch to en högere Massendicht. An de Grenz twüschen Karn un inaktive Waterstoffhüll gifft dat en Gliekgewicht vun Druck un Temperatur un dormit op beide Sieten de glieke Deelkendicht. In’n Karn warrt de Deelken aver weniger, so dat dat Gliekgewicht blots dör en Verdichten vun de Masse oprecht holen warrn kann. Dordör stiggt in’n Karn ok de Temperatur, vun wegen dat de Zentraltemperatur direkt proportschonal is to de Atommasse. Dordör warrt gliektietig aver ok de nukleare Energieprodukschoon grötter, wat wedder de Lüüchtkraft stiegen lett. Na de Modellen is de Strahlenleistung vun de Sünn siet den Anfang vun ehr Hööftregenstadium vör üm un bi 4,5 Milliarden Johren üm ruchweg 35 % anwossen.

De Waterstoff in’n Karn geiht in’n Verloop vun de Tiet to Enn, so dat ok de Energieprodukschoon ophöört. De Gravitatschoon winnt dordör gegenöver den Gasdruck, so dat de Karn nochmol dichter tohopendrückt warrt. De Temperatur stiggt dordör wieter an, so dat denn ok de Waterstoff in de Hüll, de bit dorhen nich aktiv weer, nu ok to Helium fusioneeren kann. To dissen Tietpunkt, wenn de Waterstoff in’n Karn opbruukt is, is de Lüüchtkraft vun’n Steern al dubbelt so groot as bi de Sünn.

Dat Waterstoff-Schalenbrennen drifft de Hüll vun’n Steern na buten. Se köhlt dorüm wieter ut, ofschoonst de Karntemperatur gliektietig anstiggt. As de Lüüchtkraft dull vun de Böverflachentemperatur afhangt, nimmt se also nich wieter to. In disse Phaas is de Steern en gelen Ünnerrees mit den Spektraltyyp G un de Lüüchtkraftklass IV. In’t HR-Diagramm bewegt he sik nu parallel to de Temperaturass vun links na rechts, wobi sien Radius op dat Dubbelte stiggt.

Mit Afnehmen vun de Böverflachentemperatur reckt de Waterstoffkonvekschoonszoon jümmer deeper in den Steern rin, bit se opletzt bit op de Zoon vun’n Waterstoffbrennen drapen deit. Dormit künnt to’n eersten mol Reakschoonsprodukten ut de Karnfusion (also Helium) in de Photosphärr vun’n Steern kamen. Dit Stadium finnt na ruchweg 10,7 Milliarden Johren statt. De Ünnerresenphaas is mit 1,2 Milliarden Johren düütlich körter as de Hööftregentiet.

De wietere Afloop warrt nu bannig gauer: Dör dat Waterstoffschalenbrennen warrt de Masse vun’n Heliumkarn grötter, wodör de Effekten vun de afnehmen Deelkentall, de tonehmen Atommasse un den Gravitatschoonsdruck jümmer mehr Bedüden kriegt. In blots üm un bi 600 Millionen Johren wasst den ok de Steernwind bannig an vun wegen dat Tosamenspeel vun de hogen Lüüchtkraft un de siete Gravitatschoon an de Böverflach. De Lüüchtkraft liggt nu bi’t 35-facke vun de Sünn, de Radius is ruchweg teihnol so groot as bi de Sünn. Nu is de Steern to en Roden Rees mit Spektraltyyp K un Lüchtkraftklass III worrn. De Steernwind is nu al 10.000 mol so dull as bi de Sünn, reckt aver noch nich, üm de Struktur vun’n Steern in korte Tiet bedüden to ännern.

De Steern bruukt nu noch ruchweg 50 Millionen Johren, ümdat he to’n eersten mol en Lüüchtkraftmaximum hett. De Weg in’t HR-Diagramm dorbi warrt as de Eerste Resentwieg betekent. Wat de afstrahlte Leistung angeiht, liggt de Rode Rees nu bi’t 1500-Facke vergleken mit de Sünn un bi’t 120-facke vun Radius. Nu hett he den Spektraltyyp M un sien Massenverlust warrt nu so groot, dat he in’n wieteren Verloop en groten Deel vun sien Masse dör Steernwind verleren deit. De Zentraldicht is mit 700 kg/cm³ so hooch, dat de Karn to’n groten Deel utoort is as’n Witten Dwarg.

Wegen de gresigen Dicht un de hogen Zentraltemperatur kann nu dat Heliumbrennen insetten. In’n Karn steiht dormit nu en ne’en Energieborn praat, wodör de Temperatur wieter stiegen deit. Man, de Energiebüüt ut dat Heliumbrennen hangt bannig vun de Temperatur af (vun ehr 30. Potenz), so dat nu en Vörgang anstött warrt, de sik bannig gau opschaukeln deit un as Helium-Blitz betekent warrt. Wenn de Temperatur
in’n Karn hooch noog is, höört sien Utoorten op. De Gasdruck hangt dormit wedder vun de Temperatur af, wat en gewaltig Utdehnen to Folg hett. De Hüll vun’n Steern kann dat aver affangen, so dat dat keen Supernova-Explosion gifft, man de buteren köhlsten Schichten warrt dorbi afstött. Disse Expansion köhlt den Karn wedder af, so dat sik opletzt en bestännigen Tostand mit en ruhig aflopen Karnfusion instellen deit.

Mit dat Afstöten vun de buteren Schichten warrt de Steern wedder lütter un hitter an de Böverflach. Ut den M-Rees warrt nu wedder en K-Rees mit ruchweg 47-facke Sünnlüüchtkraft un 12-facken Sünnradius. Wiel dat Heliumbrennen blifft de Lüüchtkraft un de Böverflachentemperatur vun den Roden Rees teemlich gliek. Eerst, wenn ok disse Energieborn to Enn geiht, wannert de Steern in’t HR-Diagramm wedder na rechts baven. Disse Twieg is nich de glieke as de erste, man ’n beten na högere Böverflachentemperaturen hen schaven. He warrt as Asymptotisch Resentwieg betekent. 

Ok ditmol liggt de Grund för de högere Lüüchtkraft in de afnehmen Deelkentall (3 Heliumkarns wannelt sik üm in 1 Kohlenstoffkarn), de tonehmen Atommasse (vun 1,33 op 1,85 atomare Eenheiten) un in den Gravitatschoonsdruck. Na ruchweg 120 MIllionen Johren is dat Helium in’n Karn verbruukt, wat blots 1/80 vun de Hööftregenphass duert. De Steern hett nu de 120-facke Sünnlüüchtkraft bi’n 23-facken Sünnradius. Nochmol 40 Millionen Johren wieter hett de Steern dat eerste Leistungsmaximum överdrapen un weist nu üm un bi de 2.500-facke Sünnlüüchtkraft un 160 Sünnradien op. In disse Phaas bargt he in’n Middelpunkt en Karn ut Kohlenstoff un Suerstoff, de inaktiv un wedder bit to’n Utoorten verdicht is. Dorüm liggt en Schaal, in de dat Heliumbrennen wieterlöpt, un noch wieter buten is de waterstoffbrennen Schaal. Na den Opstieg op’n asymptootschen Resentwieg, hett de Rode Rees ruchweg 30 % vun sien oorsprünglichen Masse verloren.

 Influss vun de Masse op’t Enwickeln 
Vun all Tostandsgrötten hett de Masse den gröttsten Influss op’t Entwickeln vun’n Steern. To’n Bispeel de Weg in’t Hertzsprung-Russell-Diagramm vun en Steern, de cheemsch tosamensett is as de Sünn, aver 1,7 Sünnmassen opwiest: Op’n Weg op de Hööftreeg hett de masseriekere Steern en ruchweg 10 mol högere Lüüchtkraft. Dordör is de Vörraat an Waterstoff düütlich fröher to Enn, as bi de Sünn, ofschoonst de Steern en gröttere Masse hett. Dat Waterstoffbrennen höört al na 1,6 Milliarden Johren op, statt eerst na 9,5 Milliarden Johren. As bi de Sünn kummt dat na de Hööftregenphaas to’n düütlich Anstiegen vun de Lüüchtkraft.

De Ünnerresenphaas is sünners kort: ansteed vun 1,2 Milliarden Johren, duert se nu blots noch 40 Millionen Johren un is dör en sünners düütlich Affallen vun de Lüüchtkraft kenntekent, de vun’t teemlich starke Afköhlen vun de Böverflach kummt. Wiel bi en sünnordigen Steern de Böverflachentemperatur üm ruchweg 700 K rünnergeiht, verlütt de massenriekere Steern ruchweg 2.000 K. De Lüüchtkraft aver hangt in de veerten Potenz vun de Böverflachentemperatur af. De wietere Entwickeln verlöpt teemlich gliek aver veel gauer. An’t Enn överdröpt de masseriekere Steern de Lüchtkraft blots üm den Fakter 1,5. Dat heet, dat sik de Entwickelnsverlööp bi Steerns mit weniger as 2,5 Sünnmassen in de laten Phaas anglieken doot. In’t HRD kummt dat to en Tosamenballen vun de Roden Resen, ok wenn de massenriekeren Steerns ’n beten hitter sünd.

De grote Ünnerscheed in de Lüüchtkraft blifft aver bestahn, wenn de Steern en oorsprügnliche Masse vun mehr as 2,5 Sünnmassen hett, wobi de Steern denn aver eher in de Lüüchtkraftklass II, de hellen Resen, inordent warrn mutt.

Ok na’n Heliumblitz blievt de Weeg vun de massearmen Steerns dicht bi’nanner. En Steern de to Anfang 1,7 Sünnmassen harr, hett mit 86-facke Sünnlüüchtkraft blots en Vörsprung vun’n Fakter 2 gegenöver en Steern mit een Sünnmasse. Dat Heliumbrennen warrt dordör en beten körter. De Opstieg na’n asymptootschen Resentwieg geiht dorgegen wedder teemlich gau, man de Lüüchtkraftvörsprung is an’t Enn meist verswunnen. Bi’n Massenverlust wiel de Entwicklung steiht de masseriekere an’t Enn sogor beter dor: an Steed vun 30 % verlütt de masseriekere blots ruchweg 10 % vun sien oorsprüngliche Masse.

Wiel de Övergang vun de Resen na de hellen Resen nich scharp is, is de lüttste Utgangsmasse vun de Roden Resen dör dat Öller vun’t Universum un de Hööftregenphaas kloor defineert. Steerns mit weniger as 0,8 Sünnmassen sünd noch gor nich so wiet, dat se vun de Hööftreeg rünner gaht. En noch lüttere Masse bi Rode Resen kann dat blots bi gresigen Steernwind geven.

 Influss vun de cheemschen Tosamensetten 
Ok de cheemsche Tosamensetten vun den Steern speelt en Rull bi’t Entwickeln. En Steern as uns Sünn bargt ruchweg 2 % swore Elementen. En Steern mit blots 1 % (man seggt ok „metallarm“ dorto) is op de Hööftreeg veel lüüchstarker, ruchweg üm den Fakter 3. Je weniger swore Elementen en Steern bargt, ümso dörsichtiger warrt de Steernmaterie un ümso swacker sünd de Spektrallienen, de de Energie torüchholt. Togliek is de „metallarme“ Steern an de Böverflach üm ruchweg 1.000 K hitter. Spektrallienen gifft vör allen in’t Blaue un Ultravigelette. Dir Rebeet vun’t Spektrum hett also an’n meisten vun de grötteren Dörsichtigkeit.

Dör’t Schuven hen to en högere Lüüchtkraft un to’n högere Temperatur kummt de Steern in’t HRD den Anschien na ünner de Hööftreeg vun de Steerns mit sünnlieke Tosamensetten to liggen. Fröher weer dat verkehrterwies as ’n Lüüchtkraftmangel ansehn, so dat de Steern „Ünnerdwargen“ nöömt weern. Man hett jem en egen Lüüchtkraftklass VI towiest.

In Wohrheit is de Lüüchtkraft aver grötter, wat de Hööftregenphaas verkörten deit, na de Modell ruchweg üm en Drüddel. De Waterstoff is na üm un bi 6 Milliarden Johren opbruukt. Ok in de Ünnerresenphaas blifft de Ünnerscheed in de Lüüchkraft, so dat de „metallarme“ Steern ok disse Phaas gauer dörlopen deit.

De Weg na’n eersten Resentwieg is mit ruchweg 200 Millionen Johren sogor üm twee Drüddel körter as bi sünnlieke Steerns. Dorbi geiht nu ok de Lüüchtkraftvörsprung torüch. De Duer vun’t Heliumbrennen is bi dissen Steern denn blots üm en Drüddel körter. De nafolgen Opstieg na’n asymptootschen Resentwieg löpt wedder bannig gau af in duert blots ruchweg half so lang as bi’n sünnlieken Steern.

Bestännig blifft to’n Deel de högere Temperatur an de Böverflach. As Roden Rees is de „metallarme“ Steern jümmer noch üm rucweg 500-600 K hitter. De Resentwiegen vun Kugelsteernhopens, de sik dör’n sünners lütten Andeel vun swore Elementen uttekent (eenige blots üm 0,01 %) sünd blauer as bi Apene Steernhopens, bi de de Tosamensetten eher mit de Sünn to verglieken is.

 Vun’n Roden Rees na’n Witten Dwarg 
Dör’t Utdehnen hebbt de buteren Gasschichten en teemlich lütte Dicht un sünd blots noch swack dör de Gravitatschoon vun den Steern bunnen. De Naklapp dorvun is, dat sik en starkeren Steernwind utbilln deit, dör den de buteren Schichten vullstännig afstött warrt. En Tiet lang warrt de Steern vun de afstötte Materie ümgeven, de denn as planetaarschen Nevel to sehn is. Rode Resen mit weniger as acht Sünnmassen treckt sik to’n Witten Dwarg tohopen. Bi mehr as acht Sünnmassen sett na’t Enn vun’t Heliumbrennen noch wietere Fusionsvörgäng in, so lang, bit de Rode Rees as’n Supernova explodeert.

 Bispeelsteerns mit Weerten 
duum|Gröttenvergliek twüschen Aldebaran un de Sünn
 Naam Masse in M☉ Radius in R☉ Lüüchtkraft in L☉ Aldebaran (α Tau A) 2,5  25  156 Arcturus (α Boo) 1,5  25,7  210 Enif (ε Peg A)  10 – 11  150  6.700 Gacrux (γ Cru) 3  113  1.500 La Superba (Y CVn) 3  215  4.400 Menkar (α Cet) 3  84  1.800 Mira (ο Cet A) 1,2  400  8.400 Ras Algethi (α Her A) 7 – 8  300  17.000

 Kiek ok 
 Root Överrees
 Blau Rees
 Geel Rees
 Root Dwarg

 Literatur 
 Charbonnel C., Meynet G., Maeder A., Schaerer D.: Grids of stellar models. VI. Horizontal branch and early asymptotic giant branch for low mass stars (Z = 0.020, 0.001) in: Astronomy and Astrophysics Supplement Series Band 115, S.339-344, 1996
 Norbert Langer: Leben und Sterben der Sterne. C.H.Beck'sche Verlagsbuchhandlung, München 1995. ISBN 3-406-39720-4.
 Schaller G., Schaerer D., Meynet G., Maeder A.: New grids of stellar models from 0.8 to 120 solar masses at Z = 0.020 and Z = 0.001 in: Astronomy and Astrophysics Supplement Series Band 96, S.269-331, 1992
 Theodor Schmidt-Kaler: Physical Parameters of Stars in: Landolt-Börnstein New Series, Vol. 2b, ed. K. Schaifers & H.H. Voigt (New York:Springer) 1982.
 Klaus Werner, Thomas Rauch: Die Wiedergeburt der Roten Riesen. Sterne und Weltraum 46(2), S. 36 - 44 (2007), ISSN 0039-1263

 Weblenken 

 Schemaatsche Opbo (Grafik)

Kategorie:Steernklass