Hertzsprung-Russel-Diagramm

Es soll untersucht werden, ob es eine Korrelation zwischen der Leuchtkraft eines Sterns und seiner Spektralklasse gibt. 
  1. Tragen Sie dazu die Daten für die scheinbar hellsten Sterne und die nächsten Sterne mit Hilfe einer Tabellenkalkulation mit verschiedenen Farben in ein Diagramm ein, in dem die Spektralklasse nach fallenden Temperaturen geordnet (O B A F G K M) nach rechts und die absolute Helligkeit nach unten abgetragen wird (d.h. Sterne, die weiter oben eingezeichnet werden, sind heller. -5 ist ja heller als +5). Sie erhalten das Hertzsprung-Russel-Diagramm für die gegebenen Sterne. Hier können Sie die Daten als Textfile laden.
  2. Im HRD können Sie drei größere Gruppen von Sternen identifizieren. Die größte Gruppe bildet die Hauptreihe. Wo finden Sie die beiden anderen Gruppen ? Vergleichen Sie diese Sterne mit Hauptreihensternen der gleichen Spektralklassen.
  3. Nach dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann erhält man für die Leuchtkraft L eines Sterns, seinen Radius R und seine effektive Temperatur T:

     

    L ~ R2T4

    Welche (qualitative) Aussage können Sie über die Radien der Sterne der beiden anderen Gruppen im Vergleich zu den Radien entsprechender Sterne auf der Hauptreihe machen ?

     

  4. Verwenden Sie dazu die nachstehende Tabelle (für Hauptreihensterne) um auf der Rechtsachse die effektive Temperatur in Vielfachen der effektiven Temperatur der Sonne anzugeben.
  5. Spektralklasse O5 B0 B5 A0 A5 F0 F5
    Teff in K 44500 30000 15400 9520 8200 7200 6440
    Spektralklasse G0 G5 K0 K5 M0 M5 M8
    Teff in K 6030 5770 5250 4350 3850 3240 2640
  6. Ergänzen Sie die Hochachse durch eine Achse, die die Leuchtkraft in Sonnenleuchtkräften angibt. Verwenden Sie dazu
  7. ; mit MS= 4,84.
  8. Für Hauptreihensterne ist die Leuchtkraft L (ungefähr) proportional zur dritten Potenz der Masse m (Masse-Leuchtkraft-Beziehung). Tragen Sie auf der Hauptreihe eine Massenskala (in Sonnenmassen) ab.
  9.  
  10. Aus dem Strahlungsgesetz von Stefan-Boltzmann erhält man für die Leuchtkraft L eines Sterns, seinen Radius R und seine effektive Temperatur T im Vergleich zu den Werten der Sonne folgenden Zusammenhang:
  11. Tragen Sie in das Diagramm Linien gleicher Radien ein. Wählen Sie R = k Rs mit k = 0,01; 0,1; 1: 10; 100;1000.

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