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Leben eines Sterns

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Die Autor*innen
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Jakob Köbner
Leben eines Sterns
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Leben eines Sterns Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Leben eines Sterns kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib die richtige Reihenfolge des Lebenszyklus eines Sterns an.

    Tipps

    Woraus besteht ein Stern im Wesentlichen?

    Proto ist ein Bestimmungswort, welches in Zusammensetzungen erster, vorderster oder wichtigster bedeuten kann.

    Lösung

    Sterne bestehen in der Regel aus Gas. Dieses kommt in der Natur meist in Form von Wolken vor. So auch bei der Entstehung von Sternen.

    Jeder Stern entsteht aus einer Ansammlung von Gas, welches sich immer weiter verdichtet zu einem Protostern.

    Dieser Protostern sendet starke Sternenwinde aus, welche allmählich die weitere Aufnahme von Gas beenden. Die Temperatur und der Druck im Inneren des Sterns steigen an und es bildet sich der Hauptreihenstern.

    Ist das gesamte Gas (der Brennstoff) aufgebraucht, zieht sich der Kern zusammen. Um den Kern herum dehnen sich jedoch die äußeren Wasserstoffschichten aus. Der Stern wächst also. Es bildet sich ein Roter Riese.

  • Gib die passenden Aussagen zu den jeweiligen Endstufen eines Sterns an.

    Tipps

    $M_0$ ist das Formelzeichen für die Masse der Sonne.

    Das Schwarze Loch besitzt einen nahezu unendlich große Masse und Dichte.

    Wie verhalten sich mythologisch die Zwerge zu Riesen?

    Lösung

    Weiße und Schwarze Zwerge können nur aus relativ leichten Sternen entstehen. Jeder Stern, welcher leichter als das 1,4-fache der Sonnenmasse $M_0$ ist, wird zu einem Weißen Zwerg. Kühlt anschließend der Weiße Zwerg ab, so spricht man von einem Schwarzen Zwerg.

    Neutronensterne bilden das Endstadium von mittelschweren Sternen. Deren Masse liegt zwischen dem 1,4-fachen und 3-fachen der Sonnenmasse $M_0$ ($1,4~M_0<M<3~M_0$).

    Somit bleiben noch die Schwarzen Löcher übrig. Diese entstehen aus sehr schweren Sternen. Jeder Stern, der nicht zu einem Neutronenstern wird ($M>3~M_0$), fällt zu einem Schwarzen Loch zusammen.

  • Nenne, was nach dem Tod der Sonne aus ihr entsteht.

    Tipps

    Was aus der Sonne nach ihrem Tod geschieht, kann auf Grundlage ihrer Masse erklärt werden.

    Ist die Sonne schwer genug, um zu einem Schwarzen Loch zusammenzufallen?

    Lösung

    Die Sonne mag dir zwar enorm groß vorkommen, doch im Vergleich zu anderen Sternen ist sie eher klein und leicht.

    Aus diesen kleineren Sternen (wie der Sonne) bilden sich die sogenannten Weißen Riesen. Dies gilt für jeden Stern, welcher leichter als das 1,4-facher der Sonnenmasse $M_0$ ist.

  • Gib an, welche dieser Himmelskörper einzelne Sterne sind.

    Tipps

    Aufgrund der Kernfusion können Sterne leuchten. Planeten können das nicht.

    Planeten umkreisen Sterne.

    Lösung

    Um die Aufgabe lösen zu können, solltest du dich folgendes fragen. Was ist eigentlich ein Stern?

    Nun, ein Stern ist in der Physik beziehungsweise in der Astronomie ein massereicher, selbstleuchtender Himmelskörper, welcher sich aus Gas gebildet hat.

    Mit dieser Aussage können wir zahlreiche Antworten schon ausschließen, da die Erde, der Merkur, der Saturn und die Venus Planeten sind. Diese Planeten können selbst nicht leuchten und sind somit keine Sterne. Ihre Masse ist ebenfalls enorm klein im Vergleich zur Sonne.

    Als kleine Zusatzinformation: Die Masse der Sonne enthält $99,86 \%$ der gesamten Masse unseres Sonnensystems. Du siehst also, dass die oben genannten Planeten im Vergleich zur Sonne enorm klein sein müssen.

    Was ist jedoch mit dem Mond? Immerhin strahlt dieser hell in manchen Nächten. Doch dieses Licht wird nur von der Sonne reflektiert. Der Mond selbst kann nicht leuchten und ist zudem noch kleiner als die Erde. Er ist somit auch kein Stern.

    Der große Wagen hingegen ist eine Ansammlung von mehreren Sternen (ein Sternbild), aber selbst kein einzelner Stern. Bei der Milchstraße ist es ähnlich. Diese ist zwar eine Galaxie, welche aus enorm vielen Sternen besteht, jedoch ist die Milchstraße selbst kein einzelner Stern.

    Die beiden richtigen Antworten sind somit die Sonne und der Polarstern. Dass die Sonne selbst leuchten kann, hast du sicherlich schon erkannt. Der Polarstern ist in der Wissenschaft auch unter einem anderen Namen bekannt: α Ursae Minoris. Dieser Stern ist zwar etwas größer und deutlich heller als unsere Sonne. Doch aufgrund seiner weiten Entfernung sehen wir ihn nur als hellen Punkt in der Nacht.

  • Gib an, wie Sterne entstehen.

    Tipps

    Sterne bestehen hauptsächlich aus Gas. In welcher Form könnte dieses Gas vorkommen?

    Was könnte der Grund dafür sein, dass sich das Gas verdichten kann?

    Lösung

    Sterne bestehen in der Regel aus Gas. Dieses kommt in der Natur meist in Form von Wolken vor. So auch bei der Entstehung von Sternen.

    Jeder Stern entsteht aus einer Ansammlung von Gas, welches sich immer weiter verdichtet. Grund hierfür ist die Gravitation.

  • Bestimme, wie schwer ein Stern mindestens sein muss, um zu einem Schwarzen Loch zusammenzufallen ($M_0=1,9884\cdot 10^{30}~kg$).

    Tipps

    $M_0$ ist die Masse der Sonne.

    Ein Stern muss mindestens die dreifache Masse der Sonne haben, um zu einem Schwarzen Loch werden zu können.

    Lösung

    Um diese Aufgabe lösen zu können, schreiben wir die gegebenen und gesuchten Größen auf.

    Gegeben: $M_0=1,9884\cdot 10^{30}~kg$

    Gesucht: Die geringste Masse $M$ eines Sterns, welche benötigt wird, um ein Schwarzes Loch zu erhalten. Ein Stern muss dabei mindestens die dreifache Masse der Sonne haben, um zu einem Schwarzen Loch werden zu können.

    Es gilt $M>3\cdot M_0$ für die Entstehung eines Schwarzen Lochs. Die kleinste Masse für $M$ erhalten wir bei $M=3\cdot M_0$, da alle größeren Massen die gesuchte Masse nur übersteigen können.

    Formel: $M=3\cdot M_0$

    Berechnung: $M=3\cdot M_0=3\cdot 1,9884\cdot 10^{30}~kg=5,9652\cdot 10^{30}~kg$

    Antwortsatz: Wenn ein Stern mindestens eine Masse von $5,9652\cdot 10^{30}~kg$ besitzt, fällt er am Ende seines Lebens in ein Schwarzes Loch zusammen.

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