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Hertzsprung-Russell-Diagramm

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Überblick

Hertzsprung-Russell-Diagramm: Offene Sternhaufen M67 und NGC188

Das Hertzsprung-Russell-Diagramm (kurz HRD) ist eines der zentralen Werkzeuge der Astrophysik zur Darstellung und Analyse von Sternen. Es zeigt die Beziehung zwischen der Leuchtkraft eines Sterns und seiner Oberflächentemperatur (bzw. Spektralklasse oder Farbe).

Das Hertzsprung-Russell-Diagramm:

Zeigt die physikalischen Eigenschaften (Temperatur, Leuchtkraft) von Sternen.
Ordnet Sterne nach Entwicklungsphasen.
Ist essenziell zur Stellaren Astrophysik und zur Einschätzung von Sternpopulationen in Galaxien und Sternhaufen.

Grundlagen des HR-Diagramms

Das HR-Diagramm ist ein Streudiagramm, in dem jeder Punkt einen Stern darstellt.

Achsen:

Y-Achse (vertikal):
Die Leuchtkraft eines Sterns - also wie viel Energie er abstrahlt. Diese wird häufig in Einheiten der Sonnenleuchtkraft (L☉) angegeben. Alternativ kann auch die absolute Helligkeit (Magnitude) verwendet werden:
Nach oben zunehmende Leuchtkraft.
X-Achse (horizontal):
Die Oberflächentemperatur in Kelvin, oder äquivalent dazu die Spektralklasse (O, B, A, F, G, K, M).
Nach rechts abnehmende Temperatur (also "verkehrt herum").

Struktur des HR-Diagramms

Im HRD erscheinen Sterne nicht zufällig, sondern sie gruppieren sich in bestimmte Regionen:

1. Hauptreihe (Main Sequence):

Diagonal von oben links (heiss, leuchtstark) nach unten rechts (kühl, lichtschwach).
Hier befinden sich ca. 90 % aller Sterne, einschliesslich unserer Sonne.
In dieser Phase fusionieren Sterne Wasserstoff zu Helium im Kern.

2. Riesen und Überriesen:

Oben rechts im Diagramm: kühle, aber sehr leuchtstarke Sterne (wegen ihrer riesigen Ausdehnung).
Unterteilt in:
- Riesen (z. B. Arktur)
- Überriesen (z. B. Beteigeuze)

3. Weisse Zwerge:

Unten links: sehr heiss, aber lichtschwach (kleine Oberfläche).
Endstadium vieler Sterne (z. B. nach dem Sonnenstadium).

Spektralklassen

Die Spektralklassen auf der X-Achse gehen von heiss nach kühl in der Reihenfolge:
O - B - A - F - G - K - M

Ein Merkspruch dafür: Oh Be A Fine Girl Kiss Me

Typische Beispiele:

O-Sterne: blau, >30000 K, sehr leuchtstark
G-Sterne: gelb (wie die Sonne), ca. 5.800 K
M-Sterne: rot, < 3500 K, lichtschwach

Entwicklung der Sterne im HRD

Ein Stern "wandert" im Laufe seiner Entwicklung durch das HRD:

Er entsteht als Protostern oberhalb der Hauptreihe.
Dann verbringt er den Grossteil seines Lebens auf der Hauptreihe.
Später wird er zum Roten Riesen und endet ggf. als Weisser Zwerg.