Martianus Capella und Hauptreihe: Unterschied zwischen den Seiten

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'''Martianus Min(n)e(i)us Felix Capella''' (meist kurz: '''Martianus Capella''') war ein römischer Enzyklopädist des 5. oder frühen 6. Jahrhunderts und beeinflusste nachhaltig das abendländische Bildungswesen im Mittelalter durch seine enzyklopädische Darstellung der [[Sieben Freie Künste|Sieben Freien Künste]].
Die '''Hauptreihe''' wird in der [[Astronomie]] durch die [[Stern]]e gebildet, die ihre [[Strahlungsenergie]] durch [[Wasserstoffbrennen]] im [[Sternaufbau|Kern]] freisetzen. Der Name kommt daher, dass die Mehrheit aller beobachteten Sterne solche Sterne sind und im [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]] (HRD) und ähnlichen Diagrammen eine dicht bevölkerte Linie bilden. Die '''Hauptreihensterne''' werden allgemein auch als '''Zwergsterne''' bezeichnet. Ein Stern verbleibt während der längsten Zeit seiner [[Sternentwicklung|Entwicklung]] auf der Hauptreihe. Zu Beginn des Wasserstoffbrennens befindet sich der Stern auf der ''Nullalter-Hauptreihe'' ({{lang|en|zero age main sequence}}, ZAMS) und wandert im Laufe des Wasserstoffbrennens zur ''Endalter-Hauptreihe'' ({{lang|en|terminal age main sequence}}, TAMS), die er bei Erschöpfung des Wasserstoffvorrates im Kern mit zunehmender Entwicklungsgeschwindigkeit verlässt. Die Hauptreihe bildet den Bezug für die Einteilung der Sterne in [[Leuchtkraftklasse]]n.


{{GZ|Und jetzt stellen Sie sich einmal die untergehende römische Welt
== Details ==
vor, und dann, was in dieser Welt noch als Kampf von der alten Zeit
[[Datei:Dwarf Stars.png|mini|Größenvergleich zwischen Zwergsternen verschiedenen [[Spektraltyp]]s.]]
her da war: daß man die Begriffe noch in der geistigen Welt erlebte
[[Datei:HRDiagram.png|mini|[[Farben-Helligkeits-Diagramm]] der Sterne des [[Hipparcos]]-Katalog. Die deutlich erkennbare Hauptreihe verbreitert sich bei den „frühen“ Typen.]]
und an die Sinnesdinge herantrug. Das empfanden solche Leute wie,
Die Hauptreihe ist als solche erkennbar, weil [[Stern]]e sich die längste Zeit ihres Lebens (während des [[Wasserstoffbrennen]]s im Kern) in einem stabilen [[Gleichgewicht (Systemtheorie)|Gleichgewicht]] befinden. Die im Kern des Sterns freigesetzte [[Kernfusion|Fusions]]<nowiki />energie wird kontinuierlich nach außen transportiert, bis sie schließlich an der [[Sternoberfläche]] abgestrahlt wird, siehe [[Sternaufbau]].
sagen wir ''Martianus Capella'', der im 5. Jahrhundert seine Abhandlung
schrieb: «De nuptiis Philologiae et Mercurii», in der er danach ringt,
dieses, was immer abstrakter und abstrakter werden will in den Ideen,
dennoch in der geistigen Welt zu suchen.|214|24}}


== Leben ==
Der Gleichgewichtszustand in dieser sogenannten Hauptreihenphase hängt kaum ab von der [[Metallizität|chemischen Zusammensetzung]], die schon bei der [[Sternentstehung]] unterschiedlich sein kann und sich im Laufe des Wasserstoffbrennens verändert, sehr empfindlich jedoch von der Masse des Sterns. Die Masse beeinflusst die beiden leicht beobachtbaren Zustandsgrößen Oberflächentemperatur und Helligkeit in gleichem Sinne. Dadurch erstreckt sich die Hauptreihe im Hertzsprung-Russell-Diagramm und ähnlichen Diagrammen diagonal von hell und blau (heiß) links oben nach leuchtschwach und rot (kühl) rechts unten. Dabei variiert die Oberflächentemperatur nur über gut eine Größenordnung, die Helligkeit jedoch über mehr als sieben Größenordnungen. Das liegt einerseits daran, dass die Strahlungsdichte mit der vierten Potenz der Temperatur zunimmt, andererseits nimmt auch der Radius und damit die strahlende Oberfläche mit der Leuchtkraft zu.


Über das Leben des Martianus, der sich selbst Felix oder Felix Capella nannte, liegen nur sehr wenige, teils zweifelhafte Informationen vor, die aus autobiographischen Andeutungen in seinem Werk gewonnen werden. Chronologische Angaben fehlen, und in der Forschung sind sehr unterschiedliche Meinungen über seine Lebensdaten geäußert worden; die Vermutungen schwankten zwischen dem späten 3. und dem frühen 6. Jahrhundert, heute wird meist das 5. oder frühe 6. Jahrhundert angenommen.<ref>Zur Datierungsproblematik siehe Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 16–21.</ref>
Sterne bewegen sich während ihrer Hauptreihenphase ein wenig nach oben links im HR-Diagramm. Beim Erlöschen des Wasserstoff-Kernbrennens und dem Einsetzen des Schalenbrennens verlassen die Sterne die Hauptreihe mit zunehmender Geschwindigkeit nach rechts oben und werden zu [[Roter Riese|Roten Riesen]]. Sie können die Hauptreihe jedoch in späteren Stadien, zum Beispiel auf dem Entwicklungsweg zum [[Weißer Zwerg|Weißen Zwerg]], durchqueren, wobei sie dabei natürlich nicht mehr die Eigenschaften von typischen Hauptreihensternen annehmen. Die Lage eines Sterns im HR-Diagramm relativ zur Hauptreihe wird als [[Leuchtkraftklasse]] angegeben, wobei die Hauptreihe die Leuchtkraftklasse V besetzt. Unterhalb der Hauptreihe liegen die Klassen VI und VII, oberhalb Klassen bis 0 (Hyperriesen).


Martianus ist vermutlich in [[Wikipedia:Karthago|Karthago]] geboren. Jedenfalls ist er dort aufgewachsen; anscheinend hat er den größten Teil seines Lebens in Karthago verbracht. Ein Aufenthalt in Rom wird vermutet, doch ist dies sehr unsicher. Spekulativ sind auch die Hypothesen über seinen Beruf und seine soziale Herkunft. Man hat vermutet, dass er aus bäuerlichem Milieu stammte und [[Wikipedia:Autodidakt|Autodidakt]] war. Nach einer anderen, in der Forschung häufiger vertretenen Meinung gehörte er der Oberschicht an. Aus einer unklaren Formulierung hat man gefolgert, dass er [[Wikipedia:Prokonsul|Prokonsul]] in Afrika gewesen sei. Oft wird angenommen, dass er Jurist war; auch eine Tätigkeit als Rhetorik- oder Grammatiklehrer kommt in Betracht.<ref>Danuta Shanzer: ''A Philosophical and Literary Commentary on Martianus Capella’s De Nuptiis Philologiae et Mercurii Book 1'', Berkeley 1986, S. 2; Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 12–15; Jean-Yves Guillaumin (Hrsg.): ''Martianus Capella: Les noces de Philologie et de Mercure'', Bd. 7, Paris 2003, S. IX f.</ref> Anscheinend verfügte er über Griechischkenntnisse.<ref>Danuta Shanzer: ''A Philosophical and Literary Commentary on Martianus Capella’s De Nuptiis Philologiae et Mercurii Book 1'', Berkeley 1986, S. 4; Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 33.</ref>
Die Hauptreihe hat an ihrem heißen Ende, bei den [[Spektralklasse]]n O und B, eine größere Dicke und umfasst dort auch die Leuchtkraftklassen IV und III. Dies hängt damit zusammen, dass die dortigen massereichen Sterne eine nicht-konvektive äußere Hülle haben, sodass die Metallizität über die [[Opazität]] einen größeren Einfluss auf den Energietransport hat. Zudem haben massereiche Sterne eine viel geringere Lebensdauer, sodass ein größerer Teil von ihnen kurz vor dem Übergang zum Stadium eines Roten Riesen steht.


Unklar ist auch, ob Martianus Christ war. Es fällt auf, dass sein Werk keinerlei Anspielungen auf das Christentum enthält. Dieses Schweigen und einige weitere Indizien, darunter seine Schilderung verlassener Orakelstätten des Gottes [[Apollon]], deuten darauf, dass er Anhänger der alten [[Paganismus|paganen]] Religion und Kultur war, deren Hauptinhalte er in seinem Werk zusammenfassen wollte. In der Forschung wurde sogar eine verhüllte antichristliche Stoßrichtung vermutet. Möglicherweise war Martianus oberflächlich christianisiert.<ref>Danuta Shanzer: ''A Philosophical and Literary Commentary on Martianus Capella’s De Nuptiis Philologiae et Mercurii Book 1'', Berkeley 1986, S. 21–28; Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 21 f.; Samuel I. B. Barnish: ''Martianus Capella and Rome in the Late Fifth Century''. In: ''[[Wikipedia:Hermes (Zeitschrift)|Hermes]]'' 114, 1986, S. 98–111, hier: 107 f.</ref>
Die Hauptreihensterne am kühlen Ende der Hauptreihe mit [[Roter Zwerg|Spektralklasse M]] sind dagegen sämtlich jugendlich, da sie ihren Wasserstoff sehr langsam verbrauchen. Anders als die wenigen roten Punkte im Farben-Helligkeits-Diagramm rechts vermuten lassen, sind sie sehr viel zahlreicher als die heißen Sterne (bloß nicht so weit sichtbar) und dominieren mit ihrer großen Zahl den Durchschnittswert der Sternenmasse, der bei ungefähr 0,6 [[Sonnenmasse]]n (M<sub>''''</sub>) liegt<ref name="saj">{{Literatur|Autor=S. Ninkovic und V. Trajkovska|Titel=On the mass distribution of stars in the solar eighbourhood|Sammelwerk=Serb. Astron. J.|Band=172|ISBN=|Seiten=17–20|Hrsg=|Datum=2006|DOI=10.2298/SAJ0672017N}}</ref> was der Spektralklasse K entspricht. Dabei befindet sich die [[Sonne]] auf der Hauptreihe etwas rechts unterhalb der Mitte.


== Werk ==
Die Unterteilung der Hauptreihensterne findet im Allgemeinen nach der ZAMS-Masse statt und richtet sich nach verschiedenen Eigenschaften des Sterninneren oder der Sternentwicklung. Welche Einteilung jeweils gewählt wird, hängt vom Zweck ab. Die Unterteilung in einen „unteren“ und „oberen“ Bereich basiert auf den Prozessen, durch die in Sternen Energie freigesetzt wird. Sterne unterhalb 1,5 M<sub>''☉''</sub> verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium ([[Proton-Proton-Reaktion]]). Oberhalb dieser Masse (in der oberen Hauptreihe) dominiert der [[Bethe-Weizsäcker-Zyklus]]. Eine andere Unterteilung in „hohe“, „mittlere“ und „niedrige“ Massen basiert auf den [[Sternaufbau#Energietransport|Energietransportmechanismen]] innerhalb des Sterns: Sterne niedriger Masse (<0,5 M<sub>''☉''</sub>) sind vollkonvektiv, Sterne mittlerer Masse (0,5–1,5M<sub>''☉''</sub>) haben eine radiative Strahlungstransportzone im Kern und eine konvektive Hülle, massereiche Sterne (>1,5M<sub>''☉''</sub>) haben einen konvektiven Kern und eine radiative Hülle. Alternativ kann man zwischen „hohen“ und „mittleren“ Massen eine Grenze von etwa 8M<sub>''☉''</sub> ansetzen, da sich Sterne höherer ZAMS-Masse im Allgemeinen zu einer [[Supernova]] entwickeln, solche niedrigerer Masse dagegen zu [[Weißer Zwerg|Weißen Zwergen]]. In [[Doppelstern]]systemen kann die Entwicklung vor allem wegen [[Wechselwirkender Doppelstern|Massentransfer]] zwischen den Komponenten anders verlaufen.


Das einzige bekannte Werk des Martianus trägt traditionell den Titel ''De nuptiis Philologiae et Mercurii'' („Die Hochzeit der Philologie mit Mercurius“), der allerdings nicht vom Autor stammt. Er verfasste es in fortgeschrittenem Alter, als er im Ruhestand lebte, und widmete es seinem Sohn. Der mögliche Entstehungszeitraum reicht von 410 bis zum ersten Viertel des 6. Jahrhunderts.<ref>Danuta Shanzer: ''A Philosophical and Literary Commentary on Martianus Capella’s De Nuptiis Philologiae et Mercurii Book 1'', Berkeley 1986, S. 5–17; Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 19–21; Jean-Yves Guillaumin (Hrsg.): ''Martianus Capella: Les noces de Philologie et de Mercure'', Bd. 7, Paris 2003, S. X–XVI.</ref> Aufgrund einiger Indizien wird eine Abfassung in Rom vermutet.<ref>Samuel I. B. Barnish: ''Martianus Capella and Rome in the Late Fifth Century''. In: ''Hermes'' 114, 1986, S. 98–111.</ref>
== Geschichte ==
Der dänische Astronom [[Ejnar Hertzsprung]] entdeckte 1906 in [[Potsdam]], dass die rötlichsten Sterne – klassifiziert als K- und M-Sterne – in zwei verschiedene Gruppen unterteilt werden können. Diese Sterne sind entweder sehr viel heller als die Sonne oder viel schwächer. Um diese Gruppen zu unterscheiden, nannte er sie „Riesen“ und „Zwerge“. Im folgenden Jahr begann er mit der Untersuchung von Sternhaufen, großen Gruppierungen von Sternen, die alle ungefähr in derselben Entfernung liegen. Er veröffentlichte erste Diagramme, die die Farbe mit der Leuchtkraft dieser Sterne verglichen. Diese Diagramme zeigten eine herausragende, kontinuierliche Reihe von Sternen, die er Hauptreihe nannte.


Es handelt sich um eine offenbar als Lehrbuch konzipierte [[Wikipedia:Enzyklopädie|Enzyklopädie]] in neun Büchern in der Form einer Menippeischen [[Wikipedia:Satire|Satire]]. In die Prosa sind Verse in 15 verschiedenen Versmaßen eingestreut. Dargestellt wird der Kanon der [[Sieben Freie Künste|Sieben Freien Künste]].
An der [[Princeton University]] verfolgte [[Henry Norris Russell]] eine ähnliche Idee. Er untersuchte die Beziehung zwischen der spektralen Klassifikation von Sternen und ihrer [[Absolute Helligkeit|absoluten Helligkeit]], d.&nbsp;h. der Helligkeit unabhängig von der Entfernung. Zu diesem Zweck benutzte er eine Auswahl von Sternen, die verlässliche [[Parallaxe]]n haben und die bereits in Harvard kategorisiert wurden. Nachdem er die Spektraltypen dieser Sterne gegen ihre absolute Helligkeit aufgezeichnet hatte, fand er, dass die Zwergsterne einer deutlichen Beziehung folgten. Dies erlaubte es, die wahre Helligkeit eines Zwergsterns mit hinreichender Genauigkeit vorherzusagen.<ref name="obs36">{{cite journal|last=Russell | first=H. N. | language=Englisch | title=Giant and dwarf stars | journal=The Observatory | year=1913 | volume=36 | pages=324–329 | bibcode=1913Obs....36..324R }}</ref>


{{GZ|Wir sehen eine maßgebende,
Bei den roten Sternen, die von Hertzsprung beobachtet wurden, folgten die roten [[Zwergstern]]e der Spektral-Leuchtkraft-Beziehung von Russell. Die [[Riesenstern]]e waren jedoch viel heller als die Zwerge und unterlagen demzufolge nicht der gleichen Beziehung. Russell schlug vor, dass die „Riesensterne eine niedrige Dichte oder eine große Oberflächenleuchtkraft haben müssen, und das Gegenteil gilt für die Zwergsterne.“ Die gleiche Kurve zeigte, dass es sehr wenige weiße schwache Sterne gibt.<ref name="obs36" />
eine tonangebende Persönlichkeit in Marlianus Capeila auftreten.


Das ist diejenige Persönlichkeit, die zuerst das maßgebende,
1933 führte Bengt Strömgren den Begriff Hertzsprung-Russell-Diagramm ein, um ein Spektral-Leuchtkraft Diagramm zu bezeichnen.<ref>{{cite journal|last=Strömgren | first=Bengt | language=Englisch | title=On the Interpretation of the Hertzsprung-Russell-Diagramm | journal=Zeitschrift für Astrophysik | year=1933 | volume=7 | pages=222–248 | bibcode=1933ZA......7..222S }}</ref> Dieser Name spiegelt die parallele Entwicklung dieser Technik von Hertzsprung und Russell Anfang des Jahrhunderts wider.
grundlegende Buch schreibt über die sieben Freien Künste, die ja
dann bei allem Unterrichten und Lehren durch das ganze Mittelalter
hindurch eine große Rolle spielten: Grammatik, Rhetorik,
Dialektik, Arithmetik, Geometrie, Astronomie und Musik; die sieben
Freien Künste, die dann zusammen in ihrem Wirken eben dasjenige
gaben, was man dazumal Natur- und Welterkenntnis nannte.


Das Buch von Martianus Capella erscheint zunächst etwas
Als Entwicklungsmodelle von Sternen während der 1930er Jahre entwickelt wurden, zeigte sich für Sterne mit einheitlicher chemischer Zusammensetzung eine Beziehung zwischen der Masse des Sterns einerseits und seiner Leuchtkraft und seinem Radius andererseits. Das heißt, sobald die Masse und Zusammensetzung eines Sterns bekannt ist, kann der Radius und die Leuchtkraft berechnet werden. Diese Beziehung wurde bekannt als das [[Wikipedia:Vogt-Russell-Theorem|Vogt-Russell-Theorem]], benannt nach Heinrich Vogt und Henry Norris Russell. (Im Nachhinein wurde entdeckt, dass dieses Theorem nicht für Sterne mit ungleichmäßiger Zusammensetzung gilt).<ref>{{cite book  | first=Evry L. | last=Schatzman | year=1993 | language=Englisch | coauthors= Francoise Praderie | title=The Stars | publisher=Springer | id=ISBN 3-540-54196-9 }}</ref>
trocken, nüchtern. Allein, meine lieben Freunde, man muß wissen,
daß solche Bücher namentlich in diesen ersten Zeiten des Mittelalters
dennoch aus spirituellen Untergründen hervorgegangen sind;
geradeso wie auch noch die späteren Darstellungen, die aus der
Schule von Chartres hervorgegangen sind, einen ähnlich nüchternen,
katalogisierenden Charakter haben. Und so muß man auch
das, was in trockener, nüchterner Darstellungsweise bei Martianus
Capeila sich findet über die sieben Freien Künste und die hinter
ihnen wirkende Natur, als den Ausfluß gewisser instinktiver, höherer
Anschauungen betrachten können. Denn dasjenige, was die
sieben Freien Künste waren, das wurde in der Tat als Wesenhaftes
vorgestellt, wie die Natur selber — das habe ich ja schon dargestellt
in diesen Vorträgen — als Wesenhaftes dargestellt wurde. Und
wenn auch solche Persönlichkeiten wie Martianus Capella und
andere, die diese Dinge aufzeichneten, trocken sind, so waren sie
doch durchaus kundig des Umstandes, daß das alles angeschaut werden
kann, daß Dialektik, Rhetorik Lebewesen sind, Inspiratoren
des menschlichen Könnens und des menschlichen geistigen Wirkens.
Und daß die Göttin Natura ganz ähnlich vorgestellt wurde
wie die alte Proserpina, das habe ich ja hier schon ausgeführt.|238|137f}}


[[Datei:Martianus capella grammaire fleury.jpg|thumb| Seite einer Handschrift von ''De nuptiis'', 10. Jahrhundert, Paris, Bibliothèque Nationale, Lat. 7900 A]]
Ein verfeinertes Schema für die stellare Einstufung wurde 1943 von [[William Wilson Morgan]] und Philip C. Keenan veröffentlicht.<ref>{{cite book | first=W. W. | last=Morgan | coauthors=Keenan, P. C.; Kellman, E. | year=1943 | language=Englisch | title=An atlas of stellar spectra, with an outline of spectral classification | publisher=The University of Chicago press | location=Chicago, Illinois }}</ref> Die [[MK-System|MK-Klassifizierung]] ordnete jedem Stern einen Spektraltyp – basierend auf der [[Harvard-Klassifikation]] und neu eine Leuchtklasse zu. Die Spektraltypen der Sequenz folgten absteigenden Temperaturen mit Farben von Blau bis Rot. Diese wurden aus historischen Gründen mit O, B, A, F, G, K und M bezeichnet. Die Leuchtkraftklassen reichten von I bis V geordnet nach fallender Leuchtkraft. Sterne der Leuchtkraftklasse V gehörten zur Hauptreihe.<ref name="tnc">{{cite book | first=Albrecht | last=Unsöld | year=1969 | language=Englisch | title=The New Cosmos | pages=p. 268 | publisher=Springer-Verlag New York Inc. }}</ref>
Satura, die Personifizierung der Satire, hat dem Autor den Inhalt des Werks erzählt. Die Rahmenhandlung ist mythisch-[[Allegorie|allegorisch]]. Als Einleitung dient eine allegorische Szenerie. Geschildert wird eine Brautsuche und die anschließende „[[Hierogamie|heilige Hochzeit]]“. Das Brautpaar sind der Götterbote Merkur, der Gott der Beredsamkeit, und eine sterbliche Jungfrau, die Philologie. Unter Philologie verstand man damals die gesamte Gelehrsamkeit, nicht wie heute speziell Sprach- und Literaturwissenschaft. Die ersten beiden Bücher handeln von den Vorbereitungen. Merkur ist bei der Brautschau erfolglos geblieben und wendet sich auf den Rat der Virtus (Tugend) an den Gott [[Apollon]], der ihm die „überaus gelehrte“ Philologia empfiehlt. Nachdem der Göttervater [[Jupiter (Mythologie)|Jupiter]] und seine Gemahlin [[Juno (Mythologie)|Juno]] dem Hochzeitsplan zugestimmt haben, wird eine Götterversammlung einberufen, die ebenfalls einwilligt und beschließt, die sterbliche Braut unter die Unsterblichen aufzunehmen. Philologia wird zur Hochzeit geschmückt und erhält den Trank der Unsterblichkeit. Merkurs Hochzeitsgabe an seine künftige Gemahlin sind sieben jungfräuliche Dienerinnen, welche die Sieben Freien Künste personifizieren. Sie treten der Reihe nach auf, wobei jeweils Kleidung und Auftreten genau beschrieben werden, und jede legt in einem der restlichen Bücher (3–9) zusammenfassend ihre Wissenschaft dar. Buch 3 behandelt die Grammatik, Buch 4 die Dialektik, Buch 5 die Rhetorik, Buch 6 die Geometrie, Buch 7 die Arithmetik, Buch 8 die Astronomie und Buch 9 die Harmonie (Musik). Somit wird zunächst in den Büchern 3–5 das [[Trivium]], dann in den Büchern 6–9 das [[Quadrivium]] dargestellt. Die Architektur und die Medizin sind aus dem Fächerkanon ausgeschlossen, da sie sich auf Irdisches und Vergängliches beziehen und daher nicht in die himmlische Götterwelt passen.<ref>Martianus Capella, ''De nuptiis Philologiae et Mercurii'' 891.</ref> Schließlich geleitet die Harmonie das Brautpaar ins Schlafgemach.


Im dritten Buch, das von der Grammatik handelt, werden nacheinander Buchstaben, Silben, Redeteile, Deklination, Konjugation, Anomalie (Wörter, die nicht den sprachlichen Regeln folgen) sowie gelungener und fehlerhafter Sprachgebrauch behandelt. Dargestellt werden Lautlehre und Formenlehre, nicht jedoch die [[Syntax]]. Das vierte Buch handelt von der Dialektik (Logik, „Wissenschaft vom guten Disputieren“), und zwar zuerst hinsichtlich einzelner Wörter, dann hinsichtlich der Bestandteile und Arten von Sätzen; dann werden wahrheitsfähige Aussagen und schließlich die [[Syllogismus|Syllogismen]] betrachtet. Im fünften Buch, dessen Thema die Rhetorik ist, werden erst ausführlich die einzelnen Aufgaben des Redners erörtert, nämlich „Stoffauffindung“ (''inventio'', mit der Lehre von den juristischen Fragestellungen und den Beweisen), Stoffgliederung, Darstellung, Auswendiglernen und Vortrag, und dann relativ knapp die Teile der Rede besprochen. Das Thema des sechsten Buches ist eigentlich die Geometrie, doch handelt der weitaus größte Teil von der Geographie. Die beiden Wissensgebiete erscheinen als eng miteinander verflochten. Die Ausführlichkeit der Rede Geometrias ruft den Unmut der Götter hervor. Im siebten Buch geht es um die Arithmetik; die Zahlen werden erst knapp unter qualitativem Gesichtspunkt (Zahlensymbolik) betrachtet, dann ausführlich unter quantitativem (eigentliche Arithmetik).  
== Merkmale ==
Hauptreihensterne wurden durch Stern[[modell]]e ausgiebig untersucht, so dass ihre Entstehung und Entwicklungsgeschichte relativ gut verstanden sind. Die Position von Sternen auf der Hauptreihe liefert Informationen über ihre physikalischen Eigenschaften.


[[Datei:Naboth Capella.JPG|mini|Das System des Martianus Capella nach Valentin Naibod: ''Primae de coelo et terra institutiones'', Venedig 1573, fol. 41 recto]]
Die [[Temperatur]] eines Sterns kann näherungsweise bestimmt werden, indem man ihn als einen idealen Strahler behandelt, einen [[Schwarzer Körper|Schwarzen Körper]]. In diesem Fall sind die Leuchtkraft ''L'' und der Radius ''R'' abhängig von der Temperatur ''T'' durch das [[Stefan-Boltzmann-Gesetz]]:
Im achten Buch legt Astronomia ihre Lehre dar; Themen sind die Himmelskugel mit den zehn Himmelskreisen, die Fixsterne und die Planeten (zu denen Sonne und Mond gezählt werden). Martianus ist der Ansicht, dass die Planeten Merkur und Venus nicht die Erde, sondern die Sonne umkreisen; damit vertritt er eine Änderung gegenüber dem damals herrschenden rein geozentrischen Weltbild. Im letzten Buch tritt Harmonia auf und spricht über ihre Wissenschaft, die Musiktheorie; eigentlich ist sie nur für die Harmonik zuständig, doch behandelt sie auch die Rhythmik. Die Harmonie in der Musik wird im Sinne der [[Pythagoreer|pythagoreischen]] Tradition mit der Harmonie des Universums ([[Sphärenharmonie]]) in Verbindung gebracht. Zu den Themen gehören die Wirkungen der Musik auf Seele und Körper des Menschen und ihre Verwendung in der Heilkunst.


Der Kanon der Sieben Freien Künste war nicht, wie früher in der Forschung angenommen wurde, schon seit der Epoche des [[Wikipedia:Hellenismus|Hellenismus]] oder zumindest seit [[Marcus Terentius Varro|Varro]] im Erziehungswesen verbreitet. Vielmehr handelt es sich um ein erst im [[Neuplatonismus]] entstandenes Konzept, das vor [[Augustinus]] und Martianus Capella nicht bezeugt ist. Die ursprüngliche Zielsetzung war dabei nicht schulisch (Erlangung von Allgemeinbildung), sondern philosophisch (Ermöglichung der Rückkehr der Vernunftseele in ihre göttliche Heimat, den [[Intelligibel|intelligiblen]] Bereich). Das Werk des Martianus ist nur vor dem Hintergrund seiner neuplatonischen Gedankenwelt zu verstehen.<ref>Ilsetraut Hadot: ''Martianus Capella, Mittler zwischen griechisch-römischer Antike und lateinischem Mittelalter''. In: [[Wikipedia:Arbogast Schmitt|Arbogast Schmitt]], [[Wikipedia:Gyburg Uhlmann|Gyburg Radke-Uhlmann]] (Hrsg.): ''Philosophie im Umbruch'', Stuttgart 2009, S. 15–33.</ref>
:<math>L = 4\pi \sigma R^2 T^4</math>


{{GZ|Wir sehen, wie das allmählich verschwimmt, wie die alte Anschauung
wobei ''σ'' die [[Stefan-Boltzmann-Gesetz|Stefan–Boltzmann-Konstante]] ist. Die Temperatur und Zusammensetzung der [[Photosphäre]] eines Sterns bestimmt die Energieabstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängen. Der [[Farbindex]] oder ''B''&nbsp;−&nbsp;''V'' misst die Differenz in diesen Energie-Emissionen mit Hilfe von Filtern, welche die [[scheinbare Helligkeit]] des Sterns im blauen ''(B)'' und grün-gelben ''(V)'' Licht messen. (Durch Messung dieser Differenz entfällt die Notwendigkeit, die Helligkeit anhand der Entfernung zu korrigieren.) Dadurch kann die Position des Sterns im HR-Diagramm benutzt werden, um Radius und Temperatur abzuschätzen.<ref>{{cite web | url=http://astro.unl.edu/naap/hr/hr_background3.html | language=Englisch | title=Origin of the Hertzsprung-Russell Diagram | publisher=University of Nebraska | accessdate=2007-12-06}}</ref> Da die Temperatur auch die physikalischen Eigenschaften des [[Plasma (Physik)|Plasmas]] in der Photosphäre ändert, bestimmt die Temperatur ebenso den Spektraltyp.
aufhört. Jene alte Anschauung hatte noch gewußt: Dringe ich
hinüber in die geistige Welt, begleiten mich die Engel. - Oder wenn
es Griechen waren, haben sie diese «Wächter» genannt. Solch ein
Mensch, der hinausgegangen ist auf dem Wege des Geistes, der wußte
sich begleitet von einem Wächter.


Das, was in alten Zeiten eine wirkliche geistige Wesenheit, der Wächter
=== Entstehung ===
war, das war zu den Zeiten, als Capella schrieb, bereits die Grammatik,
Sobald sich ein [[Protostern]] aus dem Zusammenbruch einer riesigen molekularen Wolke aus Gas und Staub im lokalen interstellaren Medium bildet, ist seine ursprüngliche Zusammensetzung homogen und besteht aus 70 % Wasserstoff, 28 % Helium und Spuren anderer Elemente.<ref>{{cite journal|last=Gloeckler | first=George | language=Englisch | coauthors= Johannes Geissc | title=Composition of the local interstellar medium as diagnosed with pickup ions  | journal=Advances in Space Research  | year=2004 | volume=34 | issue=1 | pages=53–60 | bibcode=2004AdSpR..34...53G | doi=10.1016/j.asr.2003.02.054}}</ref> Während dieses ersten Kollapses erzeugt der Vor-Hauptreihenstern Energie durch gravitative Kontraktion. Beim Erreichen einer geeigneten Dichte beginnt im Kern die Energieproduktion durch einen exothermen Prozess ([[Kernfusion]]), bei dem Wasserstoff in Helium umgewandelt wird.<ref name="tnc" />
die erste Stufe der siebengliedrigen sogenannten freien Künste.
In älteren Zeiten wußte man: Dasjenige, was in Grammatik lebt, was
in den Worten und Wortzusammenhängen lebt, das ist etwas, was dann
weiter hinaufführt in die Imagination. Man wußte im Wortzusammenhang
den Engel wirksam, den Wächter.


Würden wir die Darstellungen bei älteren Zeiten suchen, so würden
Sobald die Kernfusion von Wasserstoff der beherrschende Energieproduktionsprozess wird und die überschüssige Energie aus der gravitativen Kontraktion verschwunden ist,<ref>{{cite journal|last=Schilling | first=Govert | language=Englisch | title=New Model Shows Sun Was a Hot Young Star | journal=Science | year=2001 | volume=293 | issue=5538 | pages=2188–2189 | url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/293/5538/2188 | accessdate=2007-02-04 | doi=10.1126/science.293.5538.2188 | pmid=11567116 }}</ref> erreicht der Stern eine Kurve im [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]], die Hauptreihe. Astronomen bezeichnen dieses Stadium manchmal als Nullalter-Hauptreihe („Zero age main sequence“, ZAMS).<ref>{{cite web | url=http://astronomy.swin.edu.au/cms/astro/cosmos/Z/Zero+Age+Main+Sequence | language=Englisch | title=Zero Age Main Sequence | work=The SAO Encyclopedia of Astronomy | publisher=Swinburne University | accessdate=2007-12-09}}</ref> Diese Kurve wurde durch Computermodelle errechnet (ab dem Zeitpunkt, ab dem ein Stern mit der Heliumproduktion beginnt); seine Helligkeit und seine Oberflächentemperatur erhöhen sich üblicherweise mit dem Alter von diesem Zeitpunkt an.<ref name="Clayton">{{cite book | first=Donald D. | last=Clayton | year=1983 | language=Englisch | title=Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis| publisher=University of Chicago Press | id=ISBN 0-226-10953-4 }}</ref>
wir nirgends eine stroherne Definition finden. Es ist ja interessant, daß
Capella nicht etwa die Grammatik so schildert wie die spätere Renaissance,
sondern die Grammatik ist da noch eine richtige Person, und
die Rhetorik als zweite Stufe wiederum eine Person. Dort sind sie schon
stroherne Allegorien, früher waren sie geistige Anschauungen, die nicht
bloß eben etwas lehrten, wie zum Beispiel beim Capella gelehrt wird,
sondern die schaffende Wesenheiten waren, und das Hineingehen zum
Geiste war gefühlt als ein Hineindringen zu schaffenden Wesenheiten.
Nun waren das Allegorien geworden, aber immerhin noch Allegorien.
Es sind immerhin noch, wenn sie auch nicht mehr sehr stattlich sind,
wenn sie auch schon ziemlich schmächtig geworden sind, es sind immerhin
noch Damen, diese Grammatik, Rhetorik, Dialektik, Sie sind ja sehr
mager und haben eigentlich nur noch, sagen wir, die Knochen der geistigen
Anstrengung und die Haut der Begriffe, aber es sind immerhin
noch respektable Damen, die diesen Capella, den ältesten Schriftsteller
über die sieben freien Künste, hineintragen in die geistige Welt. Mit
diesen sieben Damen macht er nach und nach sozusagen Bekanntschaft;
zuerst mit der Dame Grammatik, dann mit der Dame Rhetorik, mit
der Dame Dialektik, mit der Dame Arithmetik, mit der Dame Geometrie,
mit der Dame Musik, und endlich mit der alles überragenden
himmlischen Dame Astrologia. Es sind eben durchaus Damen. Wie
gesagt, es sind ihrer sieben. Das siebenfach Weibliche zieht uns hinan -
so hätte er schließen können, der Capella, indem er seinen Weg zur
Weisheit schilderte. Aber denken Sie daran, was daraus geworden ist!
Denken Sie an die späteren mittelalterlichen Klosterschulen. Die haben
gegenüber der Grammatik und Rhetorik, wenn sie gebüffelt haben,
nicht mehr empfunden: Das ewig Weibliche zieht uns hinan! Es war
tatsächlich so, daß aus dem Lebendigen herausgewachsen ist zuerst das
Allegorische und dann das Intellektuelle.|214|24f}}


== Rezeption ==
<!-- Der Stern bleibt nahe seiner initialen Position in der Hauptreihe, bis etwa 10 Prozent der ursprünglich im Kern vorhandenen Wasserstoffmenge in Helium umgewandelt wurde. -->
Diese Phase ist die längste in einem Sternenleben, da alle weiteren Phasen (das so genannte [[Drei-Alpha-Prozess|Heliumbrennen]], das [[Kohlenstoffbrennen]] und weitere Phasen) sehr viel schneller ablaufen. Ab dann beginnt er sich zu einem leuchtkräftigeren Stern zu entwickeln. (Im HR-Diagramm wandert der sich entwickelnde Stern nach oben und rechts der Hauptreihe). Damit stellt die Hauptreihe das Stadium des primären Wasserstoff-Brennens eines Sternenlebens dar.<ref name="tnc" />


Das Werk des Martianus erfreut sich jahrhundertelang einer außerordentlichen Beliebtheit. Mindestens 241 Handschriften sind bekannt. Das Ausmaß der Verbreitung und der Nutzung für Unterrichtszwecke in der Spätantike ist unklar; im Mittelalter wird es zu einem Hauptpfeiler des Bildungswesens. Erstmals zitiert wird es im 6. Jahrhundert von dem Mythographen [[Wikipedia:Fabius Claudius Gordianus Fulgentius|Fulgentius]], der als Erster den bis heute gängigen Titel anführt. Der [[Wikipedia:Gallo-römische Kultur|gallorömische]] christliche Geschichtsschreiber [[Wikipedia:Gregor von Tours|Gregor von Tours]] nennt den Autor „unser Martianus“. Die ältesten erhaltenen Handschriften stammen aus der 2. Hälfte des 9. Jahrhunderts; nach der Mitte des 9. Jahrhunderts beginnt auch die mittelalterliche Kommentierung. Das Werk wird nun als Schulbuch verwendet. Prominente karolingerzeitliche Martianus-Kommentatoren sind [[Johannes Scottus Eriugena]] und [[Wikipedia:Remigius von Auxerre|Remigius von Auxerre]]. [[Wikipedia:Notker der Deutsche|Notker der Deutsche]] übersetzt die ersten beiden Bücher ins Althochdeutsche. Im 12. Jahrhundert befasst sich die als „[[Schule von Chartres]]“ bekannte Gelehrtengruppe mit Martianus. Zahlreiche bildliche Darstellungen der Sieben Freien Künste im Mittelalter basieren auf seinen Beschreibungen. Ab dem Hochmittelalter schwindet das Interesse. [[Nicolaus Copernicus|Kopernikus]] lobt Martianus wegen dessen Eintretens für ein heliozentrisches Element innerhalb des in der Antike vorherrschenden geozentrischen Weltbilds.<ref>Sabine Grebe: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘'', Stuttgart/Leipzig 1999, S. 571.</ref>
Die Mehrheit der Sterne eines typischen HR-Diagramms liegen entlang der Hauptreihen-Linie. Diese Linie ist deshalb so ausgeprägt, weil der Spektraltyp und die Leuchtkraft nur von der Sternmasse abhängen, solange im Kern Wasserstoff fusioniert wird - und dies tun fast alle Sterne die meiste Zeit ihres „aktiven“ Lebens.<ref>{{cite web | url=http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/stellarevolution_mainsequence.html | language=Englisch | title=Main Sequence Stars | publisher=Australia Telescope Outreach and Education | accessdate=2007-12-04 }}</ref> Die Sterne der Hauptreihe werden Zwergsterne genannt. Dies nicht deshalb, weil sie ungewöhnlich klein wären, sondern weil sie kleiner im Durchmesser und weniger leuchtkräftig sind als der andere Haupttypus von Sternen, die Riesen. [[Weißer Zwerg|Weiße Zwerge]] sind eine andere Sternart, die kleiner sind als die Sterne der Hauptreihe – ungefähr die Größe der [[Erde]]. Sie repräsentieren das Endstadium von vielen Sternen der Hauptreihe.<ref>{{cite web | url=http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/W/White+Dwarf | language=Englisch | title=White Dwarf | work=COSMOS – The SAO Encyclopedia of Astronomy | publisher=Swinburne University | accessdate=2007-12-04 }}</ref>


Die erste Martianus-Edition, besorgt von Franciscus Vitalis Bodianus, erschien 1499 in [[Wikipedia:Vicenza|Vicenza]]; bis zum Ende des 16. Jahrhunderts folgten sechs weitere Ausgaben, darunter eine im Jahr 1599 von [[Wikipedia:Hugo Grotius|Hugo Grotius]] besorgte.<ref>Jean-Yves Guillaumin (Hrsg.): ''Martianus Capella: Les noces de Philologie et de Mercure'', Bd. 7, Paris 2003, S. LXXXIX f.; eine der Ausgaben (Basel 1532) ist [http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hbz:061:1-9792 online].</ref>
=== Kernfusion ===
[[Datei:PPvsCNO.png|mini|hochkant=2|Relative Energieproduktion für den [[Proton-Proton-Reaktion|Proton-Proton-]] (PP), [[Bethe-Weizsäcker-Zyklus|CNO-]] und [[Drei-Alpha-Prozess|Triple-α]]-Fusionsprozesse in Abhängigkeit der Temperatur. Bei Temperaturen wie im Kern der Sonne ist der PP-Prozess dominant.<br />Achtung: Temperaturskale ist fehlerhaft!]]


In der Moderne wird Martianus oft wegen seines teils dunklen Stils und wegen übermäßiger Wortfülle getadelt.
Alle Hauptreihensterne haben eine Kernregion, in der durch Kernfusion Energie freigesetzt wird. Die Temperatur und Dichte dieses Kerns sind in dieser Höhe notwendig, um eine Kernfusionsrate zu unterhalten, um den Rest des Sterns zu stützen. Eine Reduktion der Energiefreisetzung würde dazu führen, dass sich die darüberliegenden Masse zusammenzieht, und Temperatur und Druck für die Kernfusion würden wieder erhöht. Ebenso würde eine Erhöhung der Energieproduktion dazu führen, dass der Stern expandiert und der Druck auf den Kern nachlässt. So bildet der Stern ein selbstregulierendes System im [[Hydrostatisches Gleichgewicht|hydrostatischen Gleichgewicht]], welches während der gesamten Hauptreihenzeit stabil ist.<ref name="brainerd">{{cite web | last=Brainerd | first=Jim | date=16. Februar 2005 | language=Englisch | url=http://www.astrophysicsspectator.com/topics/stars/MainSequence.html | title=Main-Sequence Stars | publisher=The Astrophysics Spectator | accessdate=2007-12-04 }}</ref>


Der Mondkrater [[Wikipedia:Capella (Mondkrater)|Capella]] ist nach ihm benannt.
Astronomen teilen die Hauptreihe in einen oberen und unteren Bereich, basierend auf dem Typ der Fusionsprozesse im Kern. Sterne im oberen Teil der Hauptreihe haben genügend Masse für den [[Bethe-Weizsäcker-Zyklus|CNO-Zyklus]], um Wasserstoff in Helium umzuwandeln. Dieser Prozess benutzt [[Kohlenstoff]], [[Stickstoff]] und [[Sauerstoff]] als [[Katalysator]]en im Fusionsprozess. Im unteren Teil der Hauptreihe entsteht die Energie als Resultat des [[Proton-Proton-Reaktion|Proton-Proton-Prozesses]], bei dem Wasserstoff direkt in Helium verschmolzen wird.<ref name="hannu">{{cite book | first=Hannu | last=Karttunen | year=2003 | language=Englisch | title=Fundamental Astronomy | publisher=Springer | id=ISBN 3-540-00179-4 }}</ref>


== Ausgaben und Übersetzungen ==
Bei einer Kerntemperatur von etwa 18 Millionen [[Kelvin]] sind beide Fusionsprozesse gleich effizient. Dies ist die Kerntemperatur eines Sterns mit 1,5facher Sonnenmasse. Deshalb besteht der obere Teil der Hauptreihe aus Sternen oberhalb dieser Masse. Die obere Massengrenze für Hauptreihensterne wird bei 120–200 Sonnenmassen erwartet.<ref>{{cite journal|last=Oey | first=M. S. | language=Englisch | coauthors= C. J. Clarke | title=Statistical Confirmation of a Stellar Upper Mass Limit | journal=The Astrophysical Journal | year=2005 | volume=620 | issue=1 | pages=L43–L46 | bibcode=2005ApJ...620L..43O | doi=10.1086/428396 }}</ref> Die untere Grenze für eine anhaltende Kernfusion liegt bei etwa 0,08 Sonnenmassen.<ref name="hannu" />
* ''Martianus Capella: Les noces de Philologie et de Mercure''. Les Belles Lettres, Paris (kritische Ausgabe, lateinischer Text mit französischer Übersetzung und Kommentar; bisher erschienen:)
** Bd. 1: ''Livre I'', hrsg. Jean-Frédéric Chevalier, 2014, ISBN 978-2-251-01467-8
** Bd. 4: ''Livre IV: La dialectique'', hrsg. Michel Ferré, 2007, ISBN 978-2-251-01448-7
** Bd. 6: ''Livre VI: La géometrie'', hrsg. Barbara Ferré, 2007, ISBN 978-2-251-01449-4
** Bd. 7: ''Livre VII: L’arithmétique'', hrsg. Jean-Yves Guillaumin, 2003, ISBN 2-251-01433-0
** Bd. 9: ''Livre IX: L'harmonie'', hrsg. Jean-Baptiste Guillaumin, 2011, ISBN 978-2-251-01461-6
* James Willis (Hrsg.): ''Martianus Capella''. Teubner, Leipzig 1983 (kritische Ausgabe; die Teubner-Edition von Adolf Dick ist dadurch überholt)
* [[Wikipedia:Hans Günter Zekl|Hans Günter Zekl]] (Übersetzer): ''Martianus Capella: Die Hochzeit der Philologia mit Merkur. De nuptiis Philologiae et Mercurii''. Königshausen & Neumann, Würzburg 2005, ISBN 978-3-8260-3043-7


'''Mittelalterliche und frühneuzeitliche Übersetzungen und Kommentare'''
=== Struktur ===
* Cora E. Lutz (Hrsg.): ''Dunchad: Glossae in Martianum''. Lancaster Press, Lancaster 1944
{{Siehe auch|Sternaufbau}}
* Cora E. Lutz (Hrsg.): ''Remigii Autissiodorensis commentum in Martianum Capellam.'' 2 Bände. Brill, Leiden 1962–1965 (kritische Edition)
[[Datei:Solar internal structure-de.svg|mini|hochkant=1.2|Dieses Diagramm zeigt einen Querschnitt durch einen sonnenähnlichen Stern.]]
* Haijo Jan Westra u.a. (Hrsg.): ''The Berlin commentary on Martianus Capella’s De nuptiis Philologiae et Mercurii''. 2 Bände, Brill, Leiden 1994–1998
Durch die Temperaturdifferenz zwischen Kern und der Oberfläche wird die Energie nach außen transportiert. Die Energie wird entweder durch Konvektion oder durch Strahlung transportiert. Eine Strahlungszone, in der die Energie durch Strahlung transportiert wird, ist gegen Konvektion stabil und das Plasma wird dort wenig durchmischt. In der Konvektionszone wird die Energie jedoch durch Massentransport von Plasma verteilt, indem heißeres Material aufsteigt und kälteres Material absinkt. Konvektion ist ein effizienterer Modus als Strahlung, um Energie zu transportieren, wird jedoch nur unter Bedingungen auftreten, bei denen ein steiler [[Temperaturgradient]] auftritt.<ref>{{cite book  | first=Lawrence H. | last=Aller | language=Englisch | year=1991 | title=Atoms, Stars, and Nebulae | publisher=Cambridge University Press | id=ISBN 0-521-31040-7 }}</ref><ref name="brainerd" />
* Haijo Jan Westra (Hrsg.): ''The Commentary on Martianus Capella’s De nuptiis Philologiae et Mercurii attributed to Bernardus Silvestris''. Pontifical Institute of Mediaeval Studies, Toronto 1986, ISBN 0-88844-080-4
* Gabriella Moretti (Hrsg.): ''I primi volgarizzamenti italiani delle Nozze di Mercurio e Filologia''. Università degli Studi di Trento, Trento 1995, ISBN 88-86135-43-2
* Ilaria Ramelli (Hrsg.): ''Scoto Eriugena, Remigio di Auxerre, Bernardo Silvestre e Anonimi: Tutti i commenti a Marziano Capella''. Bompiani, Milano 2006, ISBN 88-452-5739-8 (lateinische Texte ohne kritischen Apparat und italienische Übersetzungen)


== Literatur ==
In massereichen Sternen ist die Rate der Energieproduktion durch den CNO-Zyklus gegenüber der Temperatur sehr empfindlich, so dass sich die Fusion sehr stark im Kern konzentriert. Folglich besteht ein hohes Temperaturgefälle im Kern, wodurch eine Konvektionszone für einen besseren Energietransport entsteht.<ref name="hannu" /> Die Vermischung von Material um den Kern entfernt die Helium-Asche der wasserstofferzeugenden Region, wodurch mehr Wasserstoff im Stern verbrannt werden kann. Die äußeren Regionen massereicher Sterne transportieren Energie durch Strahlung ohne Konvektion.<ref name="brainerd" />
'''Übersichtsdarstellungen'''
* [[Wikipedia:Marc-Aeilko Aris|Marc-Aeilko Aris]]: ''Martianus Capella''. In: ''[[Wikipedia:Reallexikon für Antike und Christentum|Reallexikon für Antike und Christentum]]'', Bd. 24, Hiersemann, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-7772-1222-7, Sp. 266–275
* Barbara Ferré, Michel Ferré: ''Martianus Capella''. In: Richard Goulet (Hrsg.): ''Dictionnaire des philosophes antiques''. Bd. 4, CNRS Éditions, Paris 2005, ISBN 2-271-06386-8, S. 288–302
* Sabine Grebe: ''Martianus Min(n)e(i)us Felix Capella.'' In: [[Wikipedia:Wolfram Ax|Wolfram Ax]] (Hrsg.): ''Lateinische Lehrer Europas. Fünfzehn Portraits von Varro bis Erasmus von Rotterdam.'' Böhlau, Köln 2005, ISBN 3-412-14505-X, S. 133–163


'''Untersuchungen und Kommentare'''
Klasse A-Sterne mittlerer Masse wie [[Sirius]] können die Energie vollständig durch Strahlung transportieren.<ref>{{cite web | language=Englisch | last=Lochner | first=Jim | coauthors= Meredith Gibb, Phil Newman | date=6. September 2006 | url=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l2/stars.html | title=Stars | publisher=NASA | accessdate=2007-12-05 }}</ref> Sterne mit durchschnittlicher Größe und kleiner Masse wie die Sonne haben eine Kernregion, die stabil ist gegen Konvektion, und eine umgebende Konvektionszone nahe der Oberfläche. Dadurch entsteht eine gute Vermischung der äußeren Schichten, aber auch eine weniger effiziente Verbrennung von Wasserstoff im Stern. Das mögliche Resultat ist der Aufbau eines heliumreichen Kerns, der von einer wasserstoffreichen Region umgeben ist. Im Gegensatz hierzu sind kalte und massearme Sterne vollständig konvektiv. Das im Kern produzierte Helium wird im ganzen Stern verteilt, dadurch entsteht eine relativ einheitliche Atmosphäre.<ref name="brainerd" />
* [[Wikipedia:Sabine Grebe|Sabine Grebe]]: ''Martianus Capella: ‚De nuptiis Philologiae et Mercurii‘. Darstellung der Sieben Freien Künste und ihrer Beziehungen zueinander''. Teubner, Stuttgart/Leipzig 1999, ISBN 3-519-07668-3 (Habilitationsschrift)
* [[Wikipedia:Danuta Shanzer|Danuta Shanzer]]: ''A Philosophical and Literary Commentary on Martianus Capella’s De Nuptiis Philologiae et Mercurii Book 1''. University of California Press, Berkeley 1986, ISBN 0-520-09716-5


'''Rezeption'''
=== Änderungen der Farbe und Helligkeit ===
* Brigitte Englisch: ''Die Artes liberales im frühen Mittelalter (5.–9. Jahrhundert). Das Quadrivium und der Komputus als Indikatoren für Kontinuität und Erneuerung der exakten Wissenschaften zwischen Antike und Mittelalter''. Steiner, Stuttgart 1994, ISBN 3-515-06431-1
* Sonja Glauch: ''Die Martianus-Capella-Bearbeitung Notkers des Deutschen''. Band 1: ''Untersuchungen'', Band 2: ''Übersetzung von Buch I und Kommentar''. Niemeyer, Tübingen 2000, ISBN 3-484-89116-5
* Mariken Teeuwen: ''Harmony and the Music of the Spheres. The Ars Musica in Ninth-Century Commentaries on Martianus Capella''. Brill, Leiden 2002, ISBN 90-04-12525-6
* Mariken Teeuwen, Sinéad O'Sullivan (Hrsg.): ''Carolingian Scholarship and Martianus Capella. Ninth-Century Commentary Traditions on De nuptiis in Context.'' Brepols, Turnhout 2011, ISBN 978-2-503-53178-6


'''Rudolf Steiner'''
Weil sich nicht fusionsfähige Helium-Asche im Kern ansammelt, führt die Verminderung des Wasserstoffs pro Masseeinheit zu einer allmählichen Senkung der Rate der Kernfusion innerhalb dieser Masse. Zum Ausgleich erhöhen sich die Kerntemperatur und der Druck langsam, welches eine Erhöhung der Gesamt-Fusionsrate bewirkt. Dies führt zu einer stetigen Zunahme der Leuchtkraft und des Radius’ des Sterns im Laufe der Zeit.<ref name="Clayton" /> So war zum Beispiel die Leuchtkraft der jungen Sonne nur bei ca. 70 % ihres heutigen Wertes.<ref>{{cite journal|last=Gough | first=D. O. | language=Englisch | title=Solar interior structure and luminosity variations | journal=Solar Physics | year=1981 | volume=74 | pages=21–34 | bibcode=1981SoPh...74...21G | doi=10.1007/BF00151270 }}</ref> Der Leuchtkraftzuwachs ändert die Position des Sterns im HR-Diagramm, was dazu führt, dass sich das Hauptreihenband verbreitert, da die Sterne in unterschiedlichen Stadien ihres Lebens beobachtet werden.<ref>{{cite book  | first=Thanu | last=Padmanabhan | year=2001 | language=Englisch | title=Theoretical Astrophysics | publisher=Cambridge University Press | id=ISBN 0-521-56241-4 }}</ref> Die Sterne in der Hauptreihe liegen nicht auf einer engen Kurve im HR-Diagramm. Dies liegt hauptsächlich an Beobachtungsungenauigkeiten, die die Entfernungsbestimmung des Sterns beeinflussen, und an der Übernahme von unaufgelösten Doppelsternen. Jedoch würden auch perfekte Beobachtungen zu einer verbreiterten Hauptreihe führen, da die Masse nicht der einzige Parameter eines Sterns ist.
*Rudolf Steiner: ''Das Geheimnis der Trinität'', [[GA 214]] (1999), ISBN 3-7274-2140-1 {{Vorträge|214}}
*Rudolf Steiner: ''Esoterische Betrachtungen karmischer Zusammenhänge. Vierter Band'', [[GA 238]] (1991), ISBN 3-7274-2380-3 {{Vorträge|238}}


{{GA}}
Zusätzlich zu Variationen der [[Metallizität|chemischen Zusammensetzung]] – wegen der initialen Häufigkeiten und des Entwicklungsstadiums des Sterns<ref>{{cite journal|last=Wright | first=J. T. | language=Englisch | title=Do We Know of Any Maunder Minimum Stars? | journal=The Astronomical Journal | year=2004 | volume=128 | issue=3 | pages=1273–1278 | arxiv=astro-ph/0406338 | doi=10.1086/423221 }}</ref> – kann das Vorhandenseins eines nahen Begleitsterns,<ref>{{cite book  | first=Roger John | last=Tayler | year=1994 | language=Englisch | title=The Stars: Their Structure and Evolution | publisher=Cambridge University Press | id=ISBN 0-521-45885-4 }}</ref> einer schnellen Rotation<ref>{{cite journal|last=Sweet | coauthors=Roy, A. E. | first=I. P. A. | language=Englisch | title=The structure of rotating stars | journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | year=1953 | volume=113 | pages=701–715 | bibcode=1953MNRAS.113..701S }}</ref> oder eines stellaren Magnetfeldes dazu führen, dass sich ein Stern auf der Hauptreihe bewegt, um nur einige Faktoren zu nennen.


== Siehe auch ==
Es gibt zum Beispiel Sterne mit einer sehr niedrigen Häufigkeit von Elementen mit höherer Atommasse als Helium – bekannt als metallarme Sterne -, die leicht unterhalb der Hauptreihe liegen. Diese [[Unterzwerg]]e verschmelzen Wasserstoff in ihrem Kern und markieren so die untere Grenze der verbreiterten Hauptreihe aufgrund der chemischen Zusammensetzung.<ref>{{cite journal|last=Burgasser | first=Adam J. | language=Englisch | title=Spitzer Studies of Ultracool Subdwarfs: Metal-poor Late-type M, L and T Dwarfs | journal=Proceedings of the 13th Cambridge Workshop on Cool Stars, Stellar Systems and the Sun | pages= 237 | publisher=Dordrecht, D. Reidel Publishing Co. | date=5.-9. Juli, 2004 | location=Hamburg, Germany | arxiv=astro-ph/0409178 }}</ref>
* {{WikipediaDE|Geschichte und Entwicklung der Enzyklopädie}}
 
Eine fast senkrechte Region des HR-Diagramms ist bekannt als Instabilitätsstreifen und wird besetzt von pulsierenden veränderlichen Sternen. Diese Sterne verändern ihre Helligkeit in regelmäßigen Abständen. Dieser Streifen schneidet die Hauptreihe im oberen Bereich in der Region der Klasse A und F Sterne, mit einer Masse von ein bis zwei Sonnenmassen. Hauptreihensterne in dieser Region erfahren jedoch nur kleine Änderungen in der Helligkeit und sind demzufolge schwierig zu entdecken.<ref>{{cite book | first=S. F. | last=Green | coauthors= Mark Henry Jones, S. Jocelyn Burnell | year=2004 | title=An Introduction to the Sun and Stars | publisher=Cambridge University Press | id=ISBN 0-521-54622-2 }}</ref>
 
=== Lebensdauer ===
Die Lebensdauer, die ein Stern auf der Hauptreihe verbringt, wird durch zwei Faktoren bestimmt. Der Gesamtbetrag der Energie, der durch Kernfusion von Wasserstoff erzeugt werden kann, ist beschränkt durch die Menge an verfügbarem Wasserstoff, der im Kern verarbeitet werden kann. Für einen Stern im Gleichgewicht muss die im Kern erzeugte Energie mindestens gleich der Energie sein, die über die Oberfläche abgestrahlt wird. Da sich die Leuchtkraft aus der Menge an Energie, die pro Zeiteinheit ausgestrahlt wird, errechnet, kann die gesamte Lebensdauer in einer ersten Annäherung abgeschätzt werden durch die produzierte Gesamtenergie geteilt durch die Leuchtkraft des Sterns.<ref>{{cite web | last=Richmond | first=Michael | language=Englisch | date=10. November 2004 | url=http://spiff.rit.edu/classes/phys230/lectures/star_age/star_age.html | title=Stellar evolution on the main sequence  | publisher=Rochester Institute of Technology | accessdate=2007-12-03 }}</ref>
 
[[Datei:Isochrone ZAMS Z2pct.png|mini|360px|Dieses Diagramm gibt ein Beispiel der Masse-Leuchtkraft-Beziehung von Null-Alter-Hauptreihensternen. Die Masse und Leuchtkraft sind relativ zur heutigen Sonne angegeben.]]
Unsere Sonne ist seit ungefähr 4,6 Milliarden Jahren ein Hauptreihenstern und wird es für weitere 6,4 Milliarden Jahre bleiben. Dies ergibt eine gesamte Lebenszeit auf der Hauptreihe von 11&nbsp; Milliarden Jahren. Nachdem der Wasserstoff im Kern aufgebraucht ist, wird sie expandieren, ein [[Roter Riese]] werden und dabei Heliumatome zu Kohlenstoff fusionieren. Weil der Energieausstoß bei der Heliumfusion pro Masseneinheit nur ein Zehntel des Energieausstoßes des Wasserstoff-Prozesses beträgt, wird dieses Stadium nur 10 % der aktiven Lebenszeit des Sterns betragen. Deshalb sind im Durchschnitt etwa 90 % der beobachteten Sterne auf der Hauptreihe.<ref>{{cite book | first=David | last=Arnett | year=1996 | language=Englisch | title=Supernovae and Nucleosynthesis: An Investigation of the History of Matter, from the Big Bang to the Present | publisher=Princeton University Press | id=ISBN 0-691-01147-8 }} – Hydrogen fusion produces 8×10<sup>18</sup>&nbsp;[[Erg (Einheit)|erg]]/[[Gramm|g]] while helium fusion produces 8×10<sup>17</sup>&nbsp;erg/g.</ref> Im Durchschnitt folgen die Hauptreihensterne einem empirischen Masse-Leuchtkraft-Gesetz.<ref>Für eine detaillierte historische Rekonstruktion der theoretischen Ableitung dieser Beziehung von Eddington von 1924 siehe:{{cite book | first=Stefano | last=Lecchini | year=2007 | language=Englisch | title=How Dwarfs Became Giants. The Discovery of the Mass-Luminosity Relation | publisher=Bern Studies in the History and Philosophy of Science  | id=ISBN 3-9522882-6-8}}</ref>
 
Die Leuchtkraft (''L'') eines Sterns hängt näherungsweise mit der Gesamtmasse (''M'') zusammen wie in der folgenden Gleichung:
:<math>\begin{matrix}L\ \propto\ M^\frac{7}{2}\end{matrix}</math>
Die Menge an Brennstoff, der für die Kernfusion verfügbar ist, ist proportional zu der Masse des Sterns. Deshalb kann die Lebensdauer eines Sterns der Hauptreihe geschätzt werden, indem man ihn mit der Sonne vergleicht:<ref>{{cite web | last = Richmond | first = Michael | language=Englisch | url = http://spiff.rit.edu/classes/phys230/lectures/star_age/star_age.html | title = Stellar evolution on the main sequence | accessdate = 2006-08-24 }}</ref>
 
:<math>\begin{matrix} \tau_{ms}\ \sim \ 10^{10} \text{Jahre} \cdot \left( \frac{M}{M_{\bigodot}} \right) \cdot \left( \frac{L_{\bigodot}}{L} \right)\ =\ 10^{10} \text{Jahre} \cdot \left( \frac{M_{\bigodot}}{M} \right) ^\frac{5}{2} =\ 10^{10} \text{Jahre} \cdot \left( \frac{L_{\bigodot}}{L} \right) ^\frac{5}{7} \end{matrix}</math>
 
wobei ''M'' und ''L'' die Masse und die Leuchtkraft des Sterns sind, oder <math>\begin{smallmatrix}M_{\bigodot}\end{smallmatrix}</math> ist eine Sonnenmasse, <math>\begin{smallmatrix}L_{\bigodot}\end{smallmatrix}</math> ist die [[Sonnenleuchtkraft]] und <math>\tau_{ms}</math> ist die geschätzte Lebenszeit des Sterns auf der Hauptreihe.
 
Dies ist ein unerwartetes Ergebnis, da massereichere Sterne mehr Brennstoff haben und man deswegen annehmen könnte, dass sie länger brennen. Stattdessen leben die leichtesten Sterne mit einer Masse von einem Zehntel der Sonne über eine Billion Jahre.<ref>{{cite journal|last=Laughlin | first=Gregory | language=Englisch | title=The End of the Main Sequence | journal=The Astrophysical Journal | year=1997 | volume=482 | pages=420–432 | doi= 10.1086/304125 }}</ref> Für die massereichsten Sterne passt diese Masse-Leuchtkraft-Beziehung kaum zur geschätzten Lebensdauer, welche nur einige Millionen Jahre beträgt. Eine genauere Darstellung ergibt eine unterschiedliche Funktion für unterschiedliche Massebereiche.
 
Die Masse-Leuchtkraft-Beziehung hängt davon ab, wie effizient Energie vom Kern zur Oberfläche transportiert werden kann.
Eine höhere [[Opazität]] hat eine isolierende Wirkung, so dass mehr Energie im Kern verbleibt. So muss der Stern nicht so viel Energie aufbringen, um im [[Hydrostatisches Gleichgewicht|hydrostatischen Gleichgewicht]] zu verbleiben.
Im Gegensatz dazu führt eine niedrigere Opazität dazu, dass Energie schneller entweicht und der Stern mehr Brennstoff verbrauchen muss, um im Gleichgewicht zu bleiben.<ref>{{Webarchiv|url=http://zebu.uoregon.edu/~imamura/208/feb6/mass.html | wayback=20080224022715 | text=Mass-Luminosity Relationship}}</ref> Zu beachten ist allerdings, dass eine ausreichend hohe Opazität dazu führt, dass der Energietransport über Konvektion geschieht und sich dadurch die Bedingungen ändern, um im Gleichgewicht zu bleiben.<ref>{{cite book  | first=Donald D. | last=Clayton | year=1983 | language=Englisch | title=Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis | publisher=University of Chicago Press | id=ISBN 0-226-10953-4 }}</ref> In einem massereichen Hauptreihenstern ist die Opazität dominiert durch die Streuung von Elektronen, welche bei steigenden Temperaturen annähernd konstant bleibt. Deshalb erhöht sich die Leuchtkraft nur zur dritten Potenz der Sternenmasse.<ref>{{cite book | first=Dina | last=Prialnik | year=2000 | language=Englisch| title=An Introduction to the Theory of Stellar Structure and Evolution | publisher=Cambridge UniversityPress | id=ISBN 0-521-65937-X }}</ref> Für Sterne unterhalb eines Zehntels der Sonnenmasse wird die Opazität abhängig von der Temperatur, so dass sich die Leuchtkraft nahezu zur vierten Potenz der Masse des Sterns verhält.<ref>{{cite book  | first=Claus E. | last=Rolfs| language=Englisch | coauthors=Rodney, William S. | year=1988 | title=Cauldrons in the Cosmos: Nuclear Astrophysics | publisher=University of Chicago Press | id=ISBN 0-226-72457-3 }}</ref> Für sehr massearme Sterne tragen auch Moleküle in der Sternatmosphäre zur Opazität bei. Unterhalb einer halben Sonnenmasse verändert sich die Leuchtkraft zur 2,3. Potenz der Masse, was im Diagramm in einer Abflachung des Graphen resultiert. Diese Verbesserungen sind jedoch weiterhin nur eine Annäherung an die Realität, und die Leuchtkraft-Masse-Beziehung kann sich auch abhängig von der Sternzusammensetzung ändern.<ref>{{cite journal|last=Kroupa | first=Pavel | language=Englisch | title=The Initial Mass Function of Stars: Evidence for Uniformity in Variable Systems | journal=Science | year=2002 | volume=295 | issue=5552 | pages=82–91 | url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/295/5552/82 | accessdate=2007-12-03 | doi=10.1126/science.1067524 | pmid=11778039 }}</ref>
 
=== Entwicklungswege ===
[[Datei:Open cluster HR diagram ages.gif|mini|Dieses Bild zeigt ein Hertzsprung-Russell-Diagramm für zwei offene Sternhaufen. [[NGC 188]] (blau) ist der ältere der beiden und zeigt ein früheres Abknicken von der Hauptreihe als [[Messier 67|M67]] (gelb).]]
 
Sobald ein Hauptreihenstern seinen Wasserstoff im Kern verbrannt hat, wird durch den Verlust der Energieerzeugung der gravitative Kollaps wieder aufgenommen. Der den Kern umgebende Wasserstoff erreicht die notwendige Temperatur und den Druck, um zu fusionieren. Dadurch bildet sich eine wasserstoffbrennende Schale um den Heliumkern. Als Folge dieser Änderungen dehnt sich die äußere Hülle aus, die Temperatur sinkt und der Stern verwandelt sich in einen [[Roter Riese|Roten Riesen]]. Ab diesem Punkt verlässt der Stern die Hauptreihe und erreicht den Riesenast. (Der Weg eines Stern innerhalb des HR-Diagramms wird Entwicklungsweg genannt). Der Heliumkern des Sterns zieht sich weiterhin zusammen, bis er durch den sogenannten degenerierten Elektronendruck aufgehalten wird – einen quantenmechanischen Effekt, welcher einschränkt, inwieweit Materie verdichtet werden kann.
 
Für Sterne mit mehr als einer halben Sonnenmasse<ref>{{cite journal|language=Englisch | author= Hans O. U. Fynbo et al. | title=Revised rates for the stellar triple-α process from measurement of 12C nuclear resonances | journal=Nature | year=2004 | volume=433 | pages=136–139 | doi=10.1038/nature03219 }}</ref> kann der Kern eine Temperatur erreichen, bei der es möglich wird, dass Kohlenstoff aus Helium über den [[Drei-Alpha-Prozess]] erzeugt wird.<ref>{{cite web | language=Englisch | last=Sitko | first=Michael L. | date=24. März 2000 | url=http://www.physics.uc.edu/~sitko/Spring00/4-Starevol/starevol.html | title=Stellar Structure and Evolution | publisher=University of Cincinnati | accessdate=2007-12-05 | offline=yes | archiveurl=https://web.archive.org/web/20050326090756/http://www.physics.uc.edu/~sitko/Spring00/4-Starevol/starevol.html | archivedate=2005-03-26 }}</ref><ref>{{cite web | author=Staff | date=12. Oktober 2006 | url=http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/stellarevolution_postmain.html| title=Post-Main Sequence Stars | publisher=Australia Telescope Outreach and Education | accessdate=2008-01-08 }}</ref>


== Weblinks ==
Sobald sich ein [[Sternhaufen]] zu einer bestimmten Zeit bildet, hängt die Lebensdauer der Sterne von ihrer individuellen Masse ab.
{{Wikisource}}
Die massereichsten Sterne werden die Hauptreihe zuerst verlassen, gefolgt von den Sternen mit weniger Masse. Dies geschieht in Abhängigkeit ihrer Position im HR-Diagramm, beginnend auf der linken Seite und sich nach rechts unten fortsetzend. Die Position der Sterne dieses Haufens, welche hier die Hauptreihe verlassen, ist bekannt als Abzweigpunkt. Sobald man die Lebensdauer von Sternen an diesem Punkt der Hauptreihe kennt, kann man das Alter dieses Sternhaufens abschätzen.<ref>{{cite journal|last=Krauss | first=Lawrence M. | language=Englisch | coauthors= Brian Chaboyer,| title=Age Estimates of Globular Clusters in the Milky Way: Constraints on Cosmology | journal=Science | year=2003 | volume=299 | issue=5603 | pages=65–69 | doi= 10.1126/science.1075631| pmid=12511641 }}</ref>
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* [http://www.hs-augsburg.de/~harsch/Chronologia/Lspost05/Martianus/mar_nu00.html ''De nuptiis Philologiae et Mercurii'' Buch 9] in der [[Wikipedia:Bibliotheca Augustana|Bibliotheca Augustana]]


== Anmerkungen ==
== Beispiele ==
<references />
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! Spektralklasse
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Version vom 4. April 2020, 13:28 Uhr

Die Hauptreihe wird in der Astronomie durch die Sterne gebildet, die ihre Strahlungsenergie durch Wasserstoffbrennen im Kern freisetzen. Der Name kommt daher, dass die Mehrheit aller beobachteten Sterne solche Sterne sind und im Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) und ähnlichen Diagrammen eine dicht bevölkerte Linie bilden. Die Hauptreihensterne werden allgemein auch als Zwergsterne bezeichnet. Ein Stern verbleibt während der längsten Zeit seiner Entwicklung auf der Hauptreihe. Zu Beginn des Wasserstoffbrennens befindet sich der Stern auf der Nullalter-Hauptreihe (zero age main sequence, ZAMS) und wandert im Laufe des Wasserstoffbrennens zur Endalter-Hauptreihe (terminal age main sequence, TAMS), die er bei Erschöpfung des Wasserstoffvorrates im Kern mit zunehmender Entwicklungsgeschwindigkeit verlässt. Die Hauptreihe bildet den Bezug für die Einteilung der Sterne in Leuchtkraftklassen.

Details

Größenvergleich zwischen Zwergsternen verschiedenen Spektraltyps.
Farben-Helligkeits-Diagramm der Sterne des Hipparcos-Katalog. Die deutlich erkennbare Hauptreihe verbreitert sich bei den „frühen“ Typen.

Die Hauptreihe ist als solche erkennbar, weil Sterne sich die längste Zeit ihres Lebens (während des Wasserstoffbrennens im Kern) in einem stabilen Gleichgewicht befinden. Die im Kern des Sterns freigesetzte Fusionsenergie wird kontinuierlich nach außen transportiert, bis sie schließlich an der Sternoberfläche abgestrahlt wird, siehe Sternaufbau.

Der Gleichgewichtszustand in dieser sogenannten Hauptreihenphase hängt kaum ab von der chemischen Zusammensetzung, die schon bei der Sternentstehung unterschiedlich sein kann und sich im Laufe des Wasserstoffbrennens verändert, sehr empfindlich jedoch von der Masse des Sterns. Die Masse beeinflusst die beiden leicht beobachtbaren Zustandsgrößen Oberflächentemperatur und Helligkeit in gleichem Sinne. Dadurch erstreckt sich die Hauptreihe im Hertzsprung-Russell-Diagramm und ähnlichen Diagrammen diagonal von hell und blau (heiß) links oben nach leuchtschwach und rot (kühl) rechts unten. Dabei variiert die Oberflächentemperatur nur über gut eine Größenordnung, die Helligkeit jedoch über mehr als sieben Größenordnungen. Das liegt einerseits daran, dass die Strahlungsdichte mit der vierten Potenz der Temperatur zunimmt, andererseits nimmt auch der Radius und damit die strahlende Oberfläche mit der Leuchtkraft zu.

Sterne bewegen sich während ihrer Hauptreihenphase ein wenig nach oben links im HR-Diagramm. Beim Erlöschen des Wasserstoff-Kernbrennens und dem Einsetzen des Schalenbrennens verlassen die Sterne die Hauptreihe mit zunehmender Geschwindigkeit nach rechts oben und werden zu Roten Riesen. Sie können die Hauptreihe jedoch in späteren Stadien, zum Beispiel auf dem Entwicklungsweg zum Weißen Zwerg, durchqueren, wobei sie dabei natürlich nicht mehr die Eigenschaften von typischen Hauptreihensternen annehmen. Die Lage eines Sterns im HR-Diagramm relativ zur Hauptreihe wird als Leuchtkraftklasse angegeben, wobei die Hauptreihe die Leuchtkraftklasse V besetzt. Unterhalb der Hauptreihe liegen die Klassen VI und VII, oberhalb Klassen bis 0 (Hyperriesen).

Die Hauptreihe hat an ihrem heißen Ende, bei den Spektralklassen O und B, eine größere Dicke und umfasst dort auch die Leuchtkraftklassen IV und III. Dies hängt damit zusammen, dass die dortigen massereichen Sterne eine nicht-konvektive äußere Hülle haben, sodass die Metallizität über die Opazität einen größeren Einfluss auf den Energietransport hat. Zudem haben massereiche Sterne eine viel geringere Lebensdauer, sodass ein größerer Teil von ihnen kurz vor dem Übergang zum Stadium eines Roten Riesen steht.

Die Hauptreihensterne am kühlen Ende der Hauptreihe mit Spektralklasse M sind dagegen sämtlich jugendlich, da sie ihren Wasserstoff sehr langsam verbrauchen. Anders als die wenigen roten Punkte im Farben-Helligkeits-Diagramm rechts vermuten lassen, sind sie sehr viel zahlreicher als die heißen Sterne (bloß nicht so weit sichtbar) und dominieren mit ihrer großen Zahl den Durchschnittswert der Sternenmasse, der bei ungefähr 0,6 Sonnenmassen (M) liegt[1] was der Spektralklasse K entspricht. Dabei befindet sich die Sonne auf der Hauptreihe etwas rechts unterhalb der Mitte.

Die Unterteilung der Hauptreihensterne findet im Allgemeinen nach der ZAMS-Masse statt und richtet sich nach verschiedenen Eigenschaften des Sterninneren oder der Sternentwicklung. Welche Einteilung jeweils gewählt wird, hängt vom Zweck ab. Die Unterteilung in einen „unteren“ und „oberen“ Bereich basiert auf den Prozessen, durch die in Sternen Energie freigesetzt wird. Sterne unterhalb 1,5 M verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium (Proton-Proton-Reaktion). Oberhalb dieser Masse (in der oberen Hauptreihe) dominiert der Bethe-Weizsäcker-Zyklus. Eine andere Unterteilung in „hohe“, „mittlere“ und „niedrige“ Massen basiert auf den Energietransportmechanismen innerhalb des Sterns: Sterne niedriger Masse (<0,5 M) sind vollkonvektiv, Sterne mittlerer Masse (0,5–1,5M) haben eine radiative Strahlungstransportzone im Kern und eine konvektive Hülle, massereiche Sterne (>1,5M) haben einen konvektiven Kern und eine radiative Hülle. Alternativ kann man zwischen „hohen“ und „mittleren“ Massen eine Grenze von etwa 8M ansetzen, da sich Sterne höherer ZAMS-Masse im Allgemeinen zu einer Supernova entwickeln, solche niedrigerer Masse dagegen zu Weißen Zwergen. In Doppelsternsystemen kann die Entwicklung vor allem wegen Massentransfer zwischen den Komponenten anders verlaufen.

Geschichte

Der dänische Astronom Ejnar Hertzsprung entdeckte 1906 in Potsdam, dass die rötlichsten Sterne – klassifiziert als K- und M-Sterne – in zwei verschiedene Gruppen unterteilt werden können. Diese Sterne sind entweder sehr viel heller als die Sonne oder viel schwächer. Um diese Gruppen zu unterscheiden, nannte er sie „Riesen“ und „Zwerge“. Im folgenden Jahr begann er mit der Untersuchung von Sternhaufen, großen Gruppierungen von Sternen, die alle ungefähr in derselben Entfernung liegen. Er veröffentlichte erste Diagramme, die die Farbe mit der Leuchtkraft dieser Sterne verglichen. Diese Diagramme zeigten eine herausragende, kontinuierliche Reihe von Sternen, die er Hauptreihe nannte.

An der Princeton University verfolgte Henry Norris Russell eine ähnliche Idee. Er untersuchte die Beziehung zwischen der spektralen Klassifikation von Sternen und ihrer absoluten Helligkeit, d. h. der Helligkeit unabhängig von der Entfernung. Zu diesem Zweck benutzte er eine Auswahl von Sternen, die verlässliche Parallaxen haben und die bereits in Harvard kategorisiert wurden. Nachdem er die Spektraltypen dieser Sterne gegen ihre absolute Helligkeit aufgezeichnet hatte, fand er, dass die Zwergsterne einer deutlichen Beziehung folgten. Dies erlaubte es, die wahre Helligkeit eines Zwergsterns mit hinreichender Genauigkeit vorherzusagen.[2]

Bei den roten Sternen, die von Hertzsprung beobachtet wurden, folgten die roten Zwergsterne der Spektral-Leuchtkraft-Beziehung von Russell. Die Riesensterne waren jedoch viel heller als die Zwerge und unterlagen demzufolge nicht der gleichen Beziehung. Russell schlug vor, dass die „Riesensterne eine niedrige Dichte oder eine große Oberflächenleuchtkraft haben müssen, und das Gegenteil gilt für die Zwergsterne.“ Die gleiche Kurve zeigte, dass es sehr wenige weiße schwache Sterne gibt.[2]

1933 führte Bengt Strömgren den Begriff Hertzsprung-Russell-Diagramm ein, um ein Spektral-Leuchtkraft Diagramm zu bezeichnen.[3] Dieser Name spiegelt die parallele Entwicklung dieser Technik von Hertzsprung und Russell Anfang des Jahrhunderts wider.

Als Entwicklungsmodelle von Sternen während der 1930er Jahre entwickelt wurden, zeigte sich für Sterne mit einheitlicher chemischer Zusammensetzung eine Beziehung zwischen der Masse des Sterns einerseits und seiner Leuchtkraft und seinem Radius andererseits. Das heißt, sobald die Masse und Zusammensetzung eines Sterns bekannt ist, kann der Radius und die Leuchtkraft berechnet werden. Diese Beziehung wurde bekannt als das Vogt-Russell-Theorem, benannt nach Heinrich Vogt und Henry Norris Russell. (Im Nachhinein wurde entdeckt, dass dieses Theorem nicht für Sterne mit ungleichmäßiger Zusammensetzung gilt).[4]

Ein verfeinertes Schema für die stellare Einstufung wurde 1943 von William Wilson Morgan und Philip C. Keenan veröffentlicht.[5] Die MK-Klassifizierung ordnete jedem Stern einen Spektraltyp – basierend auf der Harvard-Klassifikation – und neu eine Leuchtklasse zu. Die Spektraltypen der Sequenz folgten absteigenden Temperaturen mit Farben von Blau bis Rot. Diese wurden aus historischen Gründen mit O, B, A, F, G, K und M bezeichnet. Die Leuchtkraftklassen reichten von I bis V geordnet nach fallender Leuchtkraft. Sterne der Leuchtkraftklasse V gehörten zur Hauptreihe.[6]

Merkmale

Hauptreihensterne wurden durch Sternmodelle ausgiebig untersucht, so dass ihre Entstehung und Entwicklungsgeschichte relativ gut verstanden sind. Die Position von Sternen auf der Hauptreihe liefert Informationen über ihre physikalischen Eigenschaften.

Die Temperatur eines Sterns kann näherungsweise bestimmt werden, indem man ihn als einen idealen Strahler behandelt, einen Schwarzen Körper. In diesem Fall sind die Leuchtkraft L und der Radius R abhängig von der Temperatur T durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz:

wobei σ die Stefan–Boltzmann-Konstante ist. Die Temperatur und Zusammensetzung der Photosphäre eines Sterns bestimmt die Energieabstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängen. Der Farbindex oder B − V misst die Differenz in diesen Energie-Emissionen mit Hilfe von Filtern, welche die scheinbare Helligkeit des Sterns im blauen (B) und grün-gelben (V) Licht messen. (Durch Messung dieser Differenz entfällt die Notwendigkeit, die Helligkeit anhand der Entfernung zu korrigieren.) Dadurch kann die Position des Sterns im HR-Diagramm benutzt werden, um Radius und Temperatur abzuschätzen.[7] Da die Temperatur auch die physikalischen Eigenschaften des Plasmas in der Photosphäre ändert, bestimmt die Temperatur ebenso den Spektraltyp.

Entstehung

Sobald sich ein Protostern aus dem Zusammenbruch einer riesigen molekularen Wolke aus Gas und Staub im lokalen interstellaren Medium bildet, ist seine ursprüngliche Zusammensetzung homogen und besteht aus 70 % Wasserstoff, 28 % Helium und Spuren anderer Elemente.[8] Während dieses ersten Kollapses erzeugt der Vor-Hauptreihenstern Energie durch gravitative Kontraktion. Beim Erreichen einer geeigneten Dichte beginnt im Kern die Energieproduktion durch einen exothermen Prozess (Kernfusion), bei dem Wasserstoff in Helium umgewandelt wird.[6]

Sobald die Kernfusion von Wasserstoff der beherrschende Energieproduktionsprozess wird und die überschüssige Energie aus der gravitativen Kontraktion verschwunden ist,[9] erreicht der Stern eine Kurve im Hertzsprung-Russell-Diagramm, die Hauptreihe. Astronomen bezeichnen dieses Stadium manchmal als Nullalter-Hauptreihe („Zero age main sequence“, ZAMS).[10] Diese Kurve wurde durch Computermodelle errechnet (ab dem Zeitpunkt, ab dem ein Stern mit der Heliumproduktion beginnt); seine Helligkeit und seine Oberflächentemperatur erhöhen sich üblicherweise mit dem Alter von diesem Zeitpunkt an.[11]

Diese Phase ist die längste in einem Sternenleben, da alle weiteren Phasen (das so genannte Heliumbrennen, das Kohlenstoffbrennen und weitere Phasen) sehr viel schneller ablaufen. Ab dann beginnt er sich zu einem leuchtkräftigeren Stern zu entwickeln. (Im HR-Diagramm wandert der sich entwickelnde Stern nach oben und rechts der Hauptreihe). Damit stellt die Hauptreihe das Stadium des primären Wasserstoff-Brennens eines Sternenlebens dar.[6]

Die Mehrheit der Sterne eines typischen HR-Diagramms liegen entlang der Hauptreihen-Linie. Diese Linie ist deshalb so ausgeprägt, weil der Spektraltyp und die Leuchtkraft nur von der Sternmasse abhängen, solange im Kern Wasserstoff fusioniert wird - und dies tun fast alle Sterne die meiste Zeit ihres „aktiven“ Lebens.[12] Die Sterne der Hauptreihe werden Zwergsterne genannt. Dies nicht deshalb, weil sie ungewöhnlich klein wären, sondern weil sie kleiner im Durchmesser und weniger leuchtkräftig sind als der andere Haupttypus von Sternen, die Riesen. Weiße Zwerge sind eine andere Sternart, die kleiner sind als die Sterne der Hauptreihe – ungefähr die Größe der Erde. Sie repräsentieren das Endstadium von vielen Sternen der Hauptreihe.[13]

Kernfusion

Relative Energieproduktion für den Proton-Proton- (PP), CNO- und Triple-α-Fusionsprozesse in Abhängigkeit der Temperatur. Bei Temperaturen wie im Kern der Sonne ist der PP-Prozess dominant.
Achtung: Temperaturskale ist fehlerhaft!

Alle Hauptreihensterne haben eine Kernregion, in der durch Kernfusion Energie freigesetzt wird. Die Temperatur und Dichte dieses Kerns sind in dieser Höhe notwendig, um eine Kernfusionsrate zu unterhalten, um den Rest des Sterns zu stützen. Eine Reduktion der Energiefreisetzung würde dazu führen, dass sich die darüberliegenden Masse zusammenzieht, und Temperatur und Druck für die Kernfusion würden wieder erhöht. Ebenso würde eine Erhöhung der Energieproduktion dazu führen, dass der Stern expandiert und der Druck auf den Kern nachlässt. So bildet der Stern ein selbstregulierendes System im hydrostatischen Gleichgewicht, welches während der gesamten Hauptreihenzeit stabil ist.[14]

Astronomen teilen die Hauptreihe in einen oberen und unteren Bereich, basierend auf dem Typ der Fusionsprozesse im Kern. Sterne im oberen Teil der Hauptreihe haben genügend Masse für den CNO-Zyklus, um Wasserstoff in Helium umzuwandeln. Dieser Prozess benutzt Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff als Katalysatoren im Fusionsprozess. Im unteren Teil der Hauptreihe entsteht die Energie als Resultat des Proton-Proton-Prozesses, bei dem Wasserstoff direkt in Helium verschmolzen wird.[15]

Bei einer Kerntemperatur von etwa 18 Millionen Kelvin sind beide Fusionsprozesse gleich effizient. Dies ist die Kerntemperatur eines Sterns mit 1,5facher Sonnenmasse. Deshalb besteht der obere Teil der Hauptreihe aus Sternen oberhalb dieser Masse. Die obere Massengrenze für Hauptreihensterne wird bei 120–200 Sonnenmassen erwartet.[16] Die untere Grenze für eine anhaltende Kernfusion liegt bei etwa 0,08 Sonnenmassen.[15]

Struktur

Siehe auch: Sternaufbau
Dieses Diagramm zeigt einen Querschnitt durch einen sonnenähnlichen Stern.

Durch die Temperaturdifferenz zwischen Kern und der Oberfläche wird die Energie nach außen transportiert. Die Energie wird entweder durch Konvektion oder durch Strahlung transportiert. Eine Strahlungszone, in der die Energie durch Strahlung transportiert wird, ist gegen Konvektion stabil und das Plasma wird dort wenig durchmischt. In der Konvektionszone wird die Energie jedoch durch Massentransport von Plasma verteilt, indem heißeres Material aufsteigt und kälteres Material absinkt. Konvektion ist ein effizienterer Modus als Strahlung, um Energie zu transportieren, wird jedoch nur unter Bedingungen auftreten, bei denen ein steiler Temperaturgradient auftritt.[17][14]

In massereichen Sternen ist die Rate der Energieproduktion durch den CNO-Zyklus gegenüber der Temperatur sehr empfindlich, so dass sich die Fusion sehr stark im Kern konzentriert. Folglich besteht ein hohes Temperaturgefälle im Kern, wodurch eine Konvektionszone für einen besseren Energietransport entsteht.[15] Die Vermischung von Material um den Kern entfernt die Helium-Asche der wasserstofferzeugenden Region, wodurch mehr Wasserstoff im Stern verbrannt werden kann. Die äußeren Regionen massereicher Sterne transportieren Energie durch Strahlung ohne Konvektion.[14]

Klasse A-Sterne mittlerer Masse wie Sirius können die Energie vollständig durch Strahlung transportieren.[18] Sterne mit durchschnittlicher Größe und kleiner Masse wie die Sonne haben eine Kernregion, die stabil ist gegen Konvektion, und eine umgebende Konvektionszone nahe der Oberfläche. Dadurch entsteht eine gute Vermischung der äußeren Schichten, aber auch eine weniger effiziente Verbrennung von Wasserstoff im Stern. Das mögliche Resultat ist der Aufbau eines heliumreichen Kerns, der von einer wasserstoffreichen Region umgeben ist. Im Gegensatz hierzu sind kalte und massearme Sterne vollständig konvektiv. Das im Kern produzierte Helium wird im ganzen Stern verteilt, dadurch entsteht eine relativ einheitliche Atmosphäre.[14]

Änderungen der Farbe und Helligkeit

Weil sich nicht fusionsfähige Helium-Asche im Kern ansammelt, führt die Verminderung des Wasserstoffs pro Masseeinheit zu einer allmählichen Senkung der Rate der Kernfusion innerhalb dieser Masse. Zum Ausgleich erhöhen sich die Kerntemperatur und der Druck langsam, welches eine Erhöhung der Gesamt-Fusionsrate bewirkt. Dies führt zu einer stetigen Zunahme der Leuchtkraft und des Radius’ des Sterns im Laufe der Zeit.[11] So war zum Beispiel die Leuchtkraft der jungen Sonne nur bei ca. 70 % ihres heutigen Wertes.[19] Der Leuchtkraftzuwachs ändert die Position des Sterns im HR-Diagramm, was dazu führt, dass sich das Hauptreihenband verbreitert, da die Sterne in unterschiedlichen Stadien ihres Lebens beobachtet werden.[20] Die Sterne in der Hauptreihe liegen nicht auf einer engen Kurve im HR-Diagramm. Dies liegt hauptsächlich an Beobachtungsungenauigkeiten, die die Entfernungsbestimmung des Sterns beeinflussen, und an der Übernahme von unaufgelösten Doppelsternen. Jedoch würden auch perfekte Beobachtungen zu einer verbreiterten Hauptreihe führen, da die Masse nicht der einzige Parameter eines Sterns ist.

Zusätzlich zu Variationen der chemischen Zusammensetzung – wegen der initialen Häufigkeiten und des Entwicklungsstadiums des Sterns[21] – kann das Vorhandenseins eines nahen Begleitsterns,[22] einer schnellen Rotation[23] oder eines stellaren Magnetfeldes dazu führen, dass sich ein Stern auf der Hauptreihe bewegt, um nur einige Faktoren zu nennen.

Es gibt zum Beispiel Sterne mit einer sehr niedrigen Häufigkeit von Elementen mit höherer Atommasse als Helium – bekannt als metallarme Sterne -, die leicht unterhalb der Hauptreihe liegen. Diese Unterzwerge verschmelzen Wasserstoff in ihrem Kern und markieren so die untere Grenze der verbreiterten Hauptreihe aufgrund der chemischen Zusammensetzung.[24]

Eine fast senkrechte Region des HR-Diagramms ist bekannt als Instabilitätsstreifen und wird besetzt von pulsierenden veränderlichen Sternen. Diese Sterne verändern ihre Helligkeit in regelmäßigen Abständen. Dieser Streifen schneidet die Hauptreihe im oberen Bereich in der Region der Klasse A und F Sterne, mit einer Masse von ein bis zwei Sonnenmassen. Hauptreihensterne in dieser Region erfahren jedoch nur kleine Änderungen in der Helligkeit und sind demzufolge schwierig zu entdecken.[25]

Lebensdauer

Die Lebensdauer, die ein Stern auf der Hauptreihe verbringt, wird durch zwei Faktoren bestimmt. Der Gesamtbetrag der Energie, der durch Kernfusion von Wasserstoff erzeugt werden kann, ist beschränkt durch die Menge an verfügbarem Wasserstoff, der im Kern verarbeitet werden kann. Für einen Stern im Gleichgewicht muss die im Kern erzeugte Energie mindestens gleich der Energie sein, die über die Oberfläche abgestrahlt wird. Da sich die Leuchtkraft aus der Menge an Energie, die pro Zeiteinheit ausgestrahlt wird, errechnet, kann die gesamte Lebensdauer in einer ersten Annäherung abgeschätzt werden durch die produzierte Gesamtenergie geteilt durch die Leuchtkraft des Sterns.[26]

Dieses Diagramm gibt ein Beispiel der Masse-Leuchtkraft-Beziehung von Null-Alter-Hauptreihensternen. Die Masse und Leuchtkraft sind relativ zur heutigen Sonne angegeben.

Unsere Sonne ist seit ungefähr 4,6 Milliarden Jahren ein Hauptreihenstern und wird es für weitere 6,4 Milliarden Jahre bleiben. Dies ergibt eine gesamte Lebenszeit auf der Hauptreihe von 11  Milliarden Jahren. Nachdem der Wasserstoff im Kern aufgebraucht ist, wird sie expandieren, ein Roter Riese werden und dabei Heliumatome zu Kohlenstoff fusionieren. Weil der Energieausstoß bei der Heliumfusion pro Masseneinheit nur ein Zehntel des Energieausstoßes des Wasserstoff-Prozesses beträgt, wird dieses Stadium nur 10 % der aktiven Lebenszeit des Sterns betragen. Deshalb sind im Durchschnitt etwa 90 % der beobachteten Sterne auf der Hauptreihe.[27] Im Durchschnitt folgen die Hauptreihensterne einem empirischen Masse-Leuchtkraft-Gesetz.[28]

Die Leuchtkraft (L) eines Sterns hängt näherungsweise mit der Gesamtmasse (M) zusammen wie in der folgenden Gleichung:

Die Menge an Brennstoff, der für die Kernfusion verfügbar ist, ist proportional zu der Masse des Sterns. Deshalb kann die Lebensdauer eines Sterns der Hauptreihe geschätzt werden, indem man ihn mit der Sonne vergleicht:[29]

wobei M und L die Masse und die Leuchtkraft des Sterns sind, oder ist eine Sonnenmasse, ist die Sonnenleuchtkraft und ist die geschätzte Lebenszeit des Sterns auf der Hauptreihe.

Dies ist ein unerwartetes Ergebnis, da massereichere Sterne mehr Brennstoff haben und man deswegen annehmen könnte, dass sie länger brennen. Stattdessen leben die leichtesten Sterne mit einer Masse von einem Zehntel der Sonne über eine Billion Jahre.[30] Für die massereichsten Sterne passt diese Masse-Leuchtkraft-Beziehung kaum zur geschätzten Lebensdauer, welche nur einige Millionen Jahre beträgt. Eine genauere Darstellung ergibt eine unterschiedliche Funktion für unterschiedliche Massebereiche.

Die Masse-Leuchtkraft-Beziehung hängt davon ab, wie effizient Energie vom Kern zur Oberfläche transportiert werden kann. Eine höhere Opazität hat eine isolierende Wirkung, so dass mehr Energie im Kern verbleibt. So muss der Stern nicht so viel Energie aufbringen, um im hydrostatischen Gleichgewicht zu verbleiben. Im Gegensatz dazu führt eine niedrigere Opazität dazu, dass Energie schneller entweicht und der Stern mehr Brennstoff verbrauchen muss, um im Gleichgewicht zu bleiben.[31] Zu beachten ist allerdings, dass eine ausreichend hohe Opazität dazu führt, dass der Energietransport über Konvektion geschieht und sich dadurch die Bedingungen ändern, um im Gleichgewicht zu bleiben.[32] In einem massereichen Hauptreihenstern ist die Opazität dominiert durch die Streuung von Elektronen, welche bei steigenden Temperaturen annähernd konstant bleibt. Deshalb erhöht sich die Leuchtkraft nur zur dritten Potenz der Sternenmasse.[33] Für Sterne unterhalb eines Zehntels der Sonnenmasse wird die Opazität abhängig von der Temperatur, so dass sich die Leuchtkraft nahezu zur vierten Potenz der Masse des Sterns verhält.[34] Für sehr massearme Sterne tragen auch Moleküle in der Sternatmosphäre zur Opazität bei. Unterhalb einer halben Sonnenmasse verändert sich die Leuchtkraft zur 2,3. Potenz der Masse, was im Diagramm in einer Abflachung des Graphen resultiert. Diese Verbesserungen sind jedoch weiterhin nur eine Annäherung an die Realität, und die Leuchtkraft-Masse-Beziehung kann sich auch abhängig von der Sternzusammensetzung ändern.[35]

Entwicklungswege

Dieses Bild zeigt ein Hertzsprung-Russell-Diagramm für zwei offene Sternhaufen. NGC 188 (blau) ist der ältere der beiden und zeigt ein früheres Abknicken von der Hauptreihe als M67 (gelb).

Sobald ein Hauptreihenstern seinen Wasserstoff im Kern verbrannt hat, wird durch den Verlust der Energieerzeugung der gravitative Kollaps wieder aufgenommen. Der den Kern umgebende Wasserstoff erreicht die notwendige Temperatur und den Druck, um zu fusionieren. Dadurch bildet sich eine wasserstoffbrennende Schale um den Heliumkern. Als Folge dieser Änderungen dehnt sich die äußere Hülle aus, die Temperatur sinkt und der Stern verwandelt sich in einen Roten Riesen. Ab diesem Punkt verlässt der Stern die Hauptreihe und erreicht den Riesenast. (Der Weg eines Stern innerhalb des HR-Diagramms wird Entwicklungsweg genannt). Der Heliumkern des Sterns zieht sich weiterhin zusammen, bis er durch den sogenannten degenerierten Elektronendruck aufgehalten wird – einen quantenmechanischen Effekt, welcher einschränkt, inwieweit Materie verdichtet werden kann.

Für Sterne mit mehr als einer halben Sonnenmasse[36] kann der Kern eine Temperatur erreichen, bei der es möglich wird, dass Kohlenstoff aus Helium über den Drei-Alpha-Prozess erzeugt wird.[37][38]

Sobald sich ein Sternhaufen zu einer bestimmten Zeit bildet, hängt die Lebensdauer der Sterne von ihrer individuellen Masse ab. Die massereichsten Sterne werden die Hauptreihe zuerst verlassen, gefolgt von den Sternen mit weniger Masse. Dies geschieht in Abhängigkeit ihrer Position im HR-Diagramm, beginnend auf der linken Seite und sich nach rechts unten fortsetzend. Die Position der Sterne dieses Haufens, welche hier die Hauptreihe verlassen, ist bekannt als Abzweigpunkt. Sobald man die Lebensdauer von Sternen an diesem Punkt der Hauptreihe kennt, kann man das Alter dieses Sternhaufens abschätzen.[39]

Beispiele

Spektralklasse Farbe Einteilung Bezeichnung
(ggf. nicht exklusiv)
Beispielstern Oberflächentemperatur Masse Radius Leuchtkraft
O blau früh Zeta Ophiuchi 30.000 K oder mehr M 5,4 R 1.630 L
B blauweiß früh Regulus A 10.000–30.000 K 3,5 M R 150 L
A weiß früh Sirius, Wega 7.500–10.000 K 2,2 M 2,4 R 25 L
F weißgelb sonnenähnlich Theta Bootis 6.000–7.500 K 1,5 M 1,8 R 4,4 L
G gelb sonnenähnlich Gelber Zwerg Sonne 5.500–6.000 K M R L
K orange spät Epsilon Eridani 4.000–5.500 K 0,8 M 0,8 R 0,3 L
M rot spät Roter Zwerg Gliese 581 2.500–4.000 K 0,3 M 0,4 R 0,002 L

Siehe auch

Einzelnachweise

  1.  S. Ninkovic und V. Trajkovska: On the mass distribution of stars in the solar eighbourhood. In: Serb. Astron. J.. 172, 2006, S. 17–20, doi:10.2298/SAJ0672017N.
  2. 2,0 2,1 H. N. Russell: Giant and dwarf stars. In: The Observatory. 36, 1913, S. 324–329. bibcode:1913Obs....36..324R.
  3. Bengt Strömgren: On the Interpretation of the Hertzsprung-Russell-Diagramm. In: Zeitschrift für Astrophysik. 7, 1933, S. 222–248. bibcode:1933ZA......7..222S.
  4. Evry L. Schatzman, Francoise Praderie: The Stars (Englisch). Springer, 1993, ISBN 3-540-54196-9.
  5. W. W. Morgan, Keenan, P. C.; Kellman, E.: An atlas of stellar spectra, with an outline of spectral classification (Englisch). The University of Chicago press, Chicago, Illinois 1943.
  6. 6,0 6,1 6,2 Albrecht Unsöld: The New Cosmos (Englisch). Springer-Verlag New York Inc., 1969, S. p. 268.
  7. Origin of the Hertzsprung-Russell Diagram (Englisch). University of Nebraska. Abgerufen am 6. Dezember 2007.
  8. George Gloeckler, Johannes Geissc: Composition of the local interstellar medium as diagnosed with pickup ions. In: Advances in Space Research. 34, Nr. 1, 2004, S. 53–60. bibcode:2004AdSpR..34...53G. doi:10.1016/j.asr.2003.02.054.
  9. Govert Schilling: New Model Shows Sun Was a Hot Young Star. In: Science. 293, Nr. 5538, 2001, S. 2188–2189. doi:10.1126/science.293.5538.2188. PMID 11567116. Abgerufen am 4. Februar 2007.
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