Astronomie II (online-kurs)

Kapitel 2
Aufbau und Entwicklung der Sterne
2.1 Die Sonne als Hauptreihenstern
Der Stern wird als Gaskugel mit vorgegebener chemischer Zusammensetzung aus Wasserstoff und
Helium und einer vorgegebenen Masse behandelt. Für die Sonne geht man von der primordialen Elementverteilung
(X H = 0.685, X He = 0.294) aus. Alle Zustandsgrößen seien stationär, d.h. innerhalb
des Betrachtungszeitraums konstant. Der Stern befinde sich im hydrostatischen und lokalen thermischen
Gleichgewicht. Die Rotation des Sterns und Magnetfelder werden nicht berücksichtigt.
Man spricht dann von einem Zero Age Main Sequence (ZAMS)-Modell.
Folgende Zustandsgrößen charakterisieren einen Stern:
• lokale Dichte ρ(r)
• lokaler Druck p(r)
• lokale Temperatur T(r)
• lokale chemische Zusammensetzung X(r),Y (r),Z(r)
Weiterhin werden betrachtet:
• lokale Leuchtkraft L(r)
• lokale Energieproduktionsrate ǫ(r)
• lokale Opazität κ(r)
• Masse innerhalb einer Kugel mit Radius r M(r)
Es werden nun die grundlegenden physikalischen Beziehungen dargestellt, die diese Größen miteinander
verbinden.
1. Mechanik: hydrostatisches Gleichgewicht p,ρ,M
2. Thermodynamik: Zustandsgleichung p,ρ,T
3. Kernphysik: Massenbilanzgleichung M,ρ
4. Astrophysik: Leuchtkraftbilanz L,ǫ,ρ
5. Plasma- und Atomphysik: Energietransport durch T,κ,L
Konvektion oder Strahlung
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