Physik compact, Basiswissen 8, Schulbuch

98 Makrokosmos 23 Strukturen des Kosmos Übersicht über die Strukturen im Kosmos. A1 Überlege, welche Grundkräfte für die Strukturen in Abb. 99.1 verantwortlich sind! A2 Überlege, was passiert, wenn immer mehr Masse „aufgehäuft“ wird! Monde und Planeten: Begleiter von Sternen. Die Masse muss kleiner als ≈ 2 · 10 27 kg sein, da bei größe- ren Massen der Gravitationsdruck im Inneren zur Zer- störung der atomaren Strukturen führen würde. Dichte t ≈ 10 3 kg · m –3 Radius R < 10 8 m Stabilität Elektronenhülle der Atome (Pauliverbot) Hauptreihenstern: Nach der Kontraktion der inter- stellaren Materie zu einem Protostern setzt die Kern- fusion im Inneren des Sternes ein. Je nach der Größe des Sternes dauert dieser Prozess einige Millionen bis einige Milliarden Jahre. Während dieser Zeit ändern sich die Oberflächentemperatur und die Größe des Sternes wenig. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm ist er je nach seiner Leuchtkraft und Größe in der Haupt- reihe zu finden. Dichte t ≈ 10 3 kg · m –3 Radius R < 10 9 m Stabilität Thermisch Roter Riese: Übergangsstadium eines Sternes, in dem die Fusionszone nach außen wandert. Die dabei auf- tretenden hohen Temperaturen blähen den Stern bis zum 100-fachen seiner ursprünglichen Größe auf. Im Hertzsprung-Russell-Diagramm liegen Rote Riesen wegen ihrer enormen Strahlungsleistung über der Hauptreihe. Dichte t ≈ 10 –3 kg · m –3 Radius R < 10 11 m Stabilität Thermisch, Strahlung Weißer Zwerg: Endstadium eines Sternes, dessen Masse kleiner als 1,4 Sonnenmassen ist. Im Hertz- sprung-Russell-Diagramm sind Weiße Zwerge unter der Hauptreihe zu finden. Dichte t ≈ 10 9 kg · m –3 Radius R < 10 7 m Stabilität Quantendruck der Elektronen (Pauliverbot) Neutronenstern: Endstadium eines Sternes, dessen Masse zwischen 1,4 und 2,5 Sonnenmassen liegt. Dichte t ≈ 10 15 kg · m –3 Radius R < 10 4 m Stabilität Quantendruck der Neutronen 23.5 Schwarzes Loch: Endstadium eines Sternes oder ei- nes Sternensystems, dessen Masse über 2,5 Sonnen- massen liegt. Stabilität Derzeit unsicher Sonnensystem: eventuell Doppelsternsystem, Plane- ten umkreisen den Massenmittelpunkt des Systems. Stabilität Rotation Kugelhaufen: Ansammlungen von 10 4 bis 10 7 Ster- nen. Sie umgeben die Milchstraße annähernd kugel- symmetrisch gleich verteilt. Masse ≈ 10 5 Sonnenmassen Stabilität Rotation Galaxien: Ansammlungen von 10 9 Sternen. Stabilität Rotation Galaxiengruppen : Galaxien bilden Gruppen. Die Lo- kale Gruppe von Galaxien, der auch die Milchstraße angehört, enthält ca. 30 Galaxien. Stabilität Derzeit unsicher Abb. 98.2 Im Jahr 2007 konnte mit Hilfe des Hubble-Teleskops eine dreidimensionale Landkarte der dunklen Materie erstellt werden. Dabei wird der Gravitationslinseneffekt genutzt: Dunkle Materie, die sich zwischen dem Teleskop und einem Stern be- findet, lenkt mit ihrer Schwerkraft das Licht ab. So können die Astronomen bestimmen, wo die dunkle Materie ist, auch wenn sie nicht direkt sichtbar ist. Abb. 98.1 M13, Kugelsternhaufen im Herkules TH8/K5.3 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv