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DD: Didaktik der Physik

DD 10: Astronomie 2/Relativitätstheorie

DD 10.2: Vortrag

Mittwoch, 10. März 1999, 14:20–14:40, L 244

Wie funktioniert ein roter Riesenstern? - kein riesiges Problem — •H. Hauptmann, K. Schmidt und F. Herrmann — Abteilung für Didaktik der Physik, Universität, 76128 Karlsruhe

Während der Entwicklung eines Sterns von der Wasserstoffbrennphase zum Helium verbrennenden roten Riesenstern schrumpft der heiße Kern zusammen und seine Temperatur wächst von typischerweise 15 Millionen K auf 100 Millionen K. Gleichzeitig wird die Hülle sehr stark aufgeblasen, wobei ihre Temperatur abnimmt.

Diese Erscheinungen werden normalerweise erklärt, indem man ein System von 5 Differentialgleichungen löst. Im Vortrag wird gezeigt, dass man sie mit einem viel einfacheren Modell verstehen kann. In unserem Kern-Hülle-Modell wird der Stern durch zwei homogene Teilsysteme beschrieben. Beide Teilsysteme haben eine negative Wärmekapazität. Beide verdanken ihre Stabilität einem Rückkopplungsmechanismus.

Im Kern wird durch die Kernfusion Wärme produziert. Die Wärmeproduktionsrate wird über die Temperatur gesteuert: Nimmt sie auf Grund einer Störung zu, so sinkt die Temperatur wegen der negativen Wärmekapazität und die „Regelabweichung“ wird korrigiert. Die Hülle dagegen wirkt als thermische Isolierung für den Kern. Ihr Wärmewiderstand hängt von Temperatur und Dichte ab. Wächst die Wärmezufuhr auf Grund einer Störung über ihren Normalwert, so nehmen Temperatur und Dichte ab. Damit vermindert sich der Wärmewiderstand, und die Wärmeabgabe nach außen wird größer. Die „Regelabweichung“ wird also auch hier korrigiert.