Das Leben der Sterne

Dank meinem GFS-Thema, welches ich mir im Fach NWT für dieses Jahr ausgesucht hatte, war ich mehr oder weniger dazu "gezwungen" mich zu dem Thema Sternentod zu informieren. Leider ist mir dann erst aufgefallen, wie umfangreich dieses Thema ist. Aber früher oder später war das dann kein Problem mehr, da dieses Thema bei mir zunehmend Interesse weckte. Ich hab mich jetzt also reichlich über die Entstehung, das "Leben" und den Tod von Sternen informiert und bin mitlerweile noch mehr als zuvor von Sternen fasziniert.

Im Weltraum entstehen unfassbar hohe Temperaturen, Dichten, Reaktionen usw.

Hier nun ein kleiner Einblick:

Sternentstehung:

Sterne entstehen durch planetarische Nebel, welche wiederum unter anderem beim Tod eines Sternes entstehen (es wird also hier schon deutlich, dass Sterne quasi in einem Kreislauf leben). Diese Nebel breiten sich über sehr große Flächen aus und haben eine sehr geringe Dichte (ca. ein Atom auf 1cm³). Wenn diese Nebel sich verdichten, erhöht sich sogleich auch die Temperatur. Sind die Atome eng genug aufeinandergerückt (was eine große Masse des planetarischen Nebels voraussetzt), so hat das Innere des Nebels eine so hohe Temperatur erreicht, dass die Kernfusion einsetzt. Hier "verbrennt" Wasserstoff zu Helium. Durch die Kernfusion ist der Ausgleich zwischen Eigengravitation und Gasdruck gewährleistet; der Stern befindet sich nun in einem stabilen Stadium.

"Leben" des Sternes auf der Hauptreihe:

Nun befindet sich der Stern, wie bereits erwähnt, in einem stabilen Stadium. In seinem Kern kann der Wasserstoff zu Helium fusionieren. Je nach Größe des Sterns dauert dies bis zu 10^10 Jahren. Größere Sterne verbrauchen ihren Wasserstoffvorrat schneller, da sie mehr Wasserstoff auf einmal zu Helium verschmelzen. Kleinere Sterne brauchen folglich länger, um ihren Wasserstoffvorrat aufzubrauchen. Sterne, welche eine Masse von unter einer Sonnenmasse besitzen, leben übrigens so lange, dass sich selbst die ältesten von ihnen immer noch auf der Hauptreihe befinden. D.h. diese Sterne gibt es schon seit der Entstehung des Universums.

Sternentod:

Hat ein Stern nun seinen Wasserstoffvorrat größtenteils verbraucht, so nimmt die Temperatur im Inneren des Sterns ab. Die Eigengravitation des Sterns überwiegt über den Gasdruck und der Stern kollabiert folglich. Dadurch nimmt die Temperatur im Innern jedoch wieder zu und das entstandene Helium beginnt nun, zu schweren Elementen wie Kohlenstoff und Sauerstoff zu fusionieren. Diese Reaktion nennt man Heliumflash; die äußeren Gasschichten des Sterns dehnen sich dabei explosionsartig aus. Es entsteht ein Roter Riese. In diesem Stadium verharrt der Stern solange, bis auch sein Heliumvorrat erschöpft ist. Dann stößt der Stern seine äußeren Schalen ab und das Innere des Sterns liegt nun frei. Dieses Innere nennt man dann Weißer Zwerg. Wenn dieser weiter abgekühlt ist, wird er Schwarzer Zwerg genannt und ist somit ein Endprodukt eines Sterns. Die vorher erwähnten abgestoßenen äußeren Schalen stellen nun wieder den planetarischen Nebel dar; der Kreislauf ist also geschlossen.

(Bilder und so kommen noch, weil das da oben kann man ja leider nicht lesen^^)

Schulprojekt Galileo-Thermometer

Als Schulpraktikum bekamen wir vor einigen Wochen die Aufgabe, ein Galileo-Thermometer selbst zu bauen. Zur Infromation: Das hier ist ein solches Thermometer. Durch die sich ändernde Lufttemperatur verändert sich die Dichte der Flüssigkeit im Zylinder (meist Alkohol). Dadurch steigen enstprechend geeichte Kugeln auf oder sinken ab. Die unterste Kugel von allen oben schwebenden Kugeln gibt dann Auskunft über die ungefähre Temperatur der Luft welche sich um dem Thermometer befindet.

Unsere Aufgabe war es nun also, so etwas selbst zu bauen. Da wir keinen Bausatz bereitgestellt bekamen mussten wir uns zuerst einmal überlegen, welche Materialien wir für die einzelnen Komponenten benutzen könnten. Wir entschieden uns für eine lange schmale Vase als Zylinder, kleine Acrylkugeln aus dem Bastelladen für die Glaskugeln mit der bunten Flüssigkeit und die Temperaturschildchen hat mir netterweise mein Freund aus Aluminium gefräst. Nun hatten wir also alle notwendigen Komponenten. Heute ging es dann an die Eichung unseres Thermometers. Jedes Gruppenmitglied hatte seine eigene Aufgabe, aber nun möchte ich erst mal erklären, wie wir vorgegangen sind.

Wir entschieden uns zunächst für 2°C-Schritte. Das heißt wir hatten 5 Kugeln die folgende Temperaturen anzeigten:

1. Kugel: 18°C

2. Kugel: 20°C

3. Kugel: 22°C

4. Kugel: 24°C

5. Kugel: 26°C

Das entpricht realistischen Zimmertemperaturen.

Da wir unser Thermometer so schön wie möglich machen wollten, färbten wir als nächstes das Wasser ein. Dazu benutzten wir 5 Bechergläser. Nun hatten wir also das gefärbte Wasser und es konnte losgehen. Wir entschieden uns, mit der niedrigsten Temperatur anzufangen, also mit 18°C. Wir füllten die Kugel komplett mit blauem Wasser und setzten sie dann in 18°C kalten Spiritus. Die Kugel sollte nun eigentlich schweben, denn sie sollte ja genau 18°C anzeigen. Da unsere Kugel nun aber zu schwer war, ging sie unter. Folglich mussten wir also ein paar Tropfen aus der Kugel lassen, damit sie ihr Gewicht verringert. Das taten wir so lange, bis die Kugel in 18°C kalten Spiritus knapp unter der Wasseroberfläche schwamm. Nun war also die erste Kugel geeicht und zwar auf 18°C. Da unsere Acrylkugeln nicht 100% dicht waren benutzten wir Alleskleber um diese zu verschließen. Danach hängten wir das Temperaturschildchen aus extra leichtem Aluminium mit einer Büroklammer an die Öse der Acrylkugel. Nun erwärmten wir den Spiritus um 2°C und eichten auf dieselbe Art und Weise unsere restlichen Kugeln.

Dann war unser Thermometer soweit; alle Kugeln waren geeicht und wir waren sehr gespannt, ob unser Thermometer auch richtig funktionieren würde. Dazu füllten wir nun die Vase mit Spiritus und setzten die Kugeln mit aufsteigender Temperatur hinein (also zuerst die 18°C Kugel und zuletzt die 26°C Kugel). Das war wirklich am spannendsten. Die 18°C Kugel sankt zum Boden der Vase. Das war also schonmal gelungen, denn wir hatten eine Raumtemperatur von ca. 20-22°C. Nun kam also die 20°C Kugel, welche ebenfalls sank. Nun wurde es echt aufregend. Wir setzten die 22°C Kugel in die Vase........ und sie schwamm tatsächlich knapp unter der Spiritusoberfläche. Unser Thermometer war also recht gut geeicht. Als wir allerdings die 24°C und 26°C Kugeln daraufsetzten (welche eigentlich die leichtesten sind und folglich fast immer oben schweben) sanken alle drei oben schwimmende Kugeln nach unten. Wir hatten also die 24°C und 26°C Kugeln etwas zu schwer befüllt oder zu viel Kleber benutzt. Nun müssen wir also diese beiden Kugeln noch etwas leeren, bis sie bei ihrer Temperatur ebenfalls knapp unter der Oberfläche schweben.

Aber ansonsten verlief unser Projekt außerst erfolgreich. Wir hatten nicht damit gerechnet, dass wir so schnell fertig werden würden oder dass unser Thermometer so schön werden würde.

Ich kann also wirklich weiterempfehlen, so etwas auch einmal auszuprobieren. Die Materialien sind alle ganz einfach zu bekommen und die Eichung ist auch nicht sehr schwer, wenn man sich geschickt anstellt. Wie's geht, wisst ihr ja jetzt. Also viel Spaß beim Ausprobieren.

Bilder von unserem gebauten Thermometer kommen noch ^^