Techniklexikon

Sternmodelle

Astronomie und Astrophysik, theoretische Modellrechnungen, mit denen aus den Zustandsgrössen Masse und chemische Zusammensetzung der Sternaufbau und die physikalischen Zustandsgrössen (wie Temperatur, Dichte und Druck) sowie deren zeitliche Veränderung ermittelt werden. Sternmodelle werden heute ausschliesslich mit Computern berechnet, wodurch sich ausgedehnte Sternentwicklungsrechnungen unter Einbeziehung verschiedener Randbedingungen erstellen lassen. Da die Sterne den grössten Teil ihrer Lebensdauer in der stabilen Phase des Wasserstoffbrennens verbleiben, werden erst in den letzten Sternstadien kurze Stützstellen im Modell benötigt, wobei der vom Computermodell berechnete Zeitpunkt in der Regel dynamisch anhand der Veränderungen des Sternmodells eingestellt wird. Neben detaillierten Graphiken des Sternaufbaus zu einem vorgegebenen Zeitpunkt liefern Sternmodelle Entwicklungssequenzen, in denen der Weg eines Sterns im Hertzsprung-Russell-Diagramm von seiner Entstehung bis zu seinem Ende verfolgt werden kann (siehe Abb.). Derartige Sternmodelle dienen beispielsweise dazu, den derzeitigen Zustand bestimmter Sterne zu verstehen. Anhand der Überlagerung zahlreicher Entwicklungsmodelle kann die Entwicklung von Sternhaufen nachvollzogen werden, oder es werden Modellgalaxien erstellt, deren Eigenschaften mit der Beobachtung verglichen werden, so dass Aussagen über die dynamische Entwicklung von Galaxien möglich werden.

Sternmodelle: Theoretisch berechnete Entwicklungswege für Sterne verschiedener Masse. Aufgetragen ist die Leuchtkraft der Sterne über ihrer Effektivtemperatur. Verbindet man den Beginn der unterschiedlichen Entwicklungswege, erhält man die Alter-Null-Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramms (HRD). Die Bündelung der Entwicklungswege im rechten Bildteil bilden den Beginn des Riesenasts. Durchgezogene Linien entsprechen Sternmodellen mit höherem Metallgehalt, gepunktete Linien entsprechen Sternmodellen, in denen fast keine schweren Elemente auftreten. Sie zeigen die unterschiedlichen Entwicklungswege von Sternen gleicher Masse, aber unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Erkennbar wird auch, wie sich die Hauptreihe des HRD aus der Überlagerung vieler einzelner Entwicklungswege zusammensetzt. (Graphik mit freundlicher Genehmigung von G. Radons)