Durchschnittsgröße der Sterne

[Bernhard Kletzenbauer]

Hallo!

Die Gesamtzahl der Sterne im überschaubaren Universum wird auf 100 Mrd. x 100 Mrd. geschätzt (100 Mrd. Galaxien mit je 100 Mrd. Sonnen).
Unsere Sonne ist kein besonders auffälliger Stern. Es gibt wesentlich kleinere Zwergsterne, aber auch tausendfach größere Überriesen.
Wenn ich diese 10[SUP]22[/SUP] Sterne in einen virtuellen Karton verpacken würde, so käme bei der Größe unserer Sonne ein Verpackungs-Würfel von wenigen Lichtjahren dabei heraus.
Aber meine Rechnung ist falsch, weil ich unsere Sonne nicht als Durchschnittsmaß annehmen kann. Welche Durchschnitts-Sonnengröße wäre für solch eine Rechnung annähernd richtig?

Clear Sky
Bernhard Kletzenbauer

 

[mac]

Hallo Bernhard,

Welche Durchschnitts-Sonnengröße wäre für solch eine Rechnung annähernd richtig?

Meinst Du die Sternengröße, bei der alle Sterne <= dieser Grenzgröße, die Hälfte aller aktuell in Sternen gebundenen Masse enthalten? Oder aller jemals in Sternen gebundener Masse?
Meinst Du den Raum, in den man alle innerhalb des Light cone existierende Materie packen könnte, ohne Rücksicht auf Gravitation? Wenn ja, wie dicht soll sie dann sein?

Herzliche Grüße

MAC

 

[Bernhard]

Hi MAC,

ich denke BK interessiert sich einfach für den Mittelwert der Radien aller (von uns aus) prinzipiell sichtbaren Sterne. Die Wikipedia liefert hier nur Grenzen wie z.B. 0.1 - 25 Sonnenradien für Hauptreihensterne, aber keine Mittelwerte. Er will dann alle Sterne in einen großen Sack/Karton stecken und wissen, wie groß dieser Sack/Karton sein würde - warum auch immer, Hm ... .
MFG

@BK: Äh, Hallo Namensvetter!

 

[mac]

Hallo Bernhard,

ich denke BK interessiert sich einfach für den Mittelwert der Radien aller (von uns aus) prinzipiell sichtbaren Sterne.

Ja. Das ist aber beliebig viel Arbeit ohne weitere Eingrenzungen.

Nur Hauptreihensterne?

Auch Riesenast? Wie groß ist der Durchmesser von roten Riesen? Ist der überhaupt interessant, bei ihrer, vergleichsweise sehr geringen spezifischen Massse?

Was ist mit weißen Zwergen, Neutronensternen und stellaren SL’s?

Wenn es im Wesentlichen um Hauptreihensterne geht, würde ich den CNS3 (V/70A, denn die Heidelberger scheinen ihn vom Netz genommen zu haben) und den RECONS separat nach Massen sortieren, schauen wie sich die Anzahl der roten und braunen Zwerge innerhalb des Radius des RECONS zwischen den beiden Katalogen unterscheidet und die Anzahl dieser roten und braunen Zwerge beim CNS3 für dessen Gültigkeitsradius aufschlagen.

Dann nach einer Funktion für Durchmesser = f(Masse) suchen.

Mit der so modifizierten Massenverteilung des CNS3 würde ich zu seinen Einträgen die zugehörigen Durchmesser mit der gefundenen Funktion errechnen, ohne die Sterne des Riesenastes und ohne die weißen Zwerge und mit denen, die sich noch im Geltungsbereich für seine Vollständigkeitsaussage befinden, einen gewichteten mittleren Durchmesser errechnen.

Das dauert vielleicht eine Stunde. Dann kommt noch die Suche nach der Funktion und das Aufschreiben in lesbarer Form dazu.

Das ist mir schlicht und ergreifend viel zu viel Arbeit für viel zu wenig Erkenntnis.

Sehr viel Interessanter wäre z.B. die Massenverteilung bei der Neubildung von Sternen, die (von der Gesamtmasse her) nur relativ wenig zu tun hat mit der derzeit beobachtbaren Massenverteilung der Sterne. Will man die auch noch einbeziehen, dann braucht man einigermaßen verlässliche Altersangaben z.B. V/130 Geneva-Copenhagen Survey of Solar neighbourhood III (Holmberg+, 2009) (GCS)
wenn man den mit seinem nur 2 Jahre ältern Vorgänger (V/117A) vergleicht, scheint die statistische Relevanz zumindest für eine einigermaßen realistische Sternbildungverteilung nicht sehr befriedigend zu sein. Das ist auch kein Wunder - die Altersbestimmung scheint ein ziemlich kompliziertes Feld zu sein.

Und anders als UMa mir seinerzeit geschrieben hatte, scheint auch die Massenverteilung im Arches Cluster ‚erstaunlich Normal‘ zu sein, so daß man seine Massenverteilung wohl auch in die IMF mit einbeziehen können sollte und dann käme auch wieder ein anderer 'mittlerer' Durchmesser heraus.


Herzliche Grüße

MAC

 

[Bernhard]

Hallo MAC,

Ja. Das ist aber beliebig viel Arbeit ohne weitere Eingrenzungen.

entsprechend der Aufgabenstellung würde ich alles auf leicht erweitertes Schulwissen reduzieren.

Nur Hauptreihensterne?

Auch Riesenast? Wie groß ist der Durchmesser von roten Riesen? Ist der überhaupt interessant, bei ihrer, vergleichsweise sehr geringen spezifischen Massse?

Ich würde mich auf Hauptreihensterne und rote Riesen beschränken. Das sind typische Sterne, die man auch von den Volkssernwarten her kennt.

Was ist mit weißen Zwergen, Neutronensternen und stellaren SL’s?

Das sind alles Exoten und damit uninteressant. Die SLs würden in der Kiste sowieso alles "kurz und klein hauen". BK müsste dann einen Ereignishorizont ausrechnen, was er aber gar nicht will.

Wenn es im Wesentlichen um Hauptreihensterne geht, würde ich den CNS3 (V/70A, denn die Heidelberger scheinen ihn vom Netz genommen zu haben) und den RECONS separat nach Massen sortieren, schauen wie sich die Anzahl der roten und braunen Zwerge innerhalb des Radius des RECONS zwischen den beiden Katalogen unterscheidet und die Anzahl dieser roten und braunen Zwerge beim CNS3 für dessen Gültigkeitsradius aufschlagen.

Super Links und wie gesagt Zwergsterne würde ich in diesem Thema einfach weglassen.
Grüße

 

[Kosmo]

Die SLs würden in der Kiste sowieso alles "kurz und klein hauen".

Ich glaube allerdings, dass in der Kiste auch ohne SLs so ziemlich die Post abgeht.

 

[ralfkannenberg]

Ich würde mich auf Hauptreihensterne und rote Riesen beschränken. Das sind typische Sterne, die man auch von den Volkssernwarten her kennt.

Hallo zusammen,

das könnt Ihr wohl noch weiter beschränken, da 90% der Sterne Rote Zwergsonnen sind. Bei den anderen macht Ihr nicht viel falsch, wenn Ihr nach Vorbild Sonnenumgebung 8% mit 10-fachem Radius und 2% mit 20-fachem Radius abschätzt.


Freundliche Grüsse, Ralf


EDIT: bezüglich Rote Riesen siehe bitte auch meine Korrigenda von 11:31 Uhr

 

[Ich]

Ich würde sagen, der mittlere Durchmesser (bzw. das mittlere Volumen) von Hauptreihensternen ist auf alle Fälle kleiner als der der Sonne. Rote Riesen würde ich gar nicht unbedingt dazunehmen, weil die fast nur Vakuum sind und so die Statistik dominieren - Beteigeuze z.B. nimmt 1,6 Mrd Sonnenvolumina ein.

 

[Bernhard]

da 90% der Sterne Rote Zwergsonnen sind. Bei den anderen macht Ihr nicht viel falsch, wenn Ihr nach Vorbild Sonnenumgebung 8% mit 10-fachem Radius und 2% mit 20-fachem Radius abschätzt.

Zusammen mit

Die Masse eines typischen Roten Zwerges der Spektralklasse M beträgt in etwa 10 Prozent der Sonnenmasse und der Radius ca. 15 Prozent des Sonnenradius.

kann BK dann einen mittleren Sternradius ausrechnen .

 

[ralfkannenberg]

Rote Riesen würde ich gar nicht unbedingt dazunehmen, weil die fast nur Vakuum sind und so die Statistik dominieren - Beteigeuze z.B. nimmt 1,6 Mrd Sonnenvolumina ein.

oha, daran habe ich nicht gedacht - von denen gibt es zwar nur wenige, aber dafür sind die dann wirklich sehr gross; ich denke, man hat viel weniger als 1.6 Milliarden Rote Zwergsonnen auf 1 Roten Riesen.

Also muss der Fall Roter Riese unbedingt ebenfalls berücksichtigt werden; ob man ihn dann aufgrund der sehr geringen Dichte dieser Sterne als relevant für die Rechung weiterverwenden will ist eine andere Frage.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Kosmo]

Also muss der Fall Roter Riese unbedingt ebenfalls berücksichtigt werden; ob man ihn dann aufgrund der sehr geringen Dichte dieser Sterne als relevant für die Rechung weiterverwenden will ist eine andere Frage.

Man sollte Rote Riesen als Objekte mit Atmosphäre behandeln. Einen erdähnlichen Planeten bemisst man ja auch nicht anhand der Ausdehnung seiner Atmosphäre. Nach innen hin nimmt die Masse eines RR zu; man müsste sich überlegen, wo man hier sinnvoll die Grenze sitzt, ab der der Durchmesser zählt. Je nach Ausprägung eines RR variiert diese Grenze allerdings (vermute ich), was die Formulierung eines Wertes für unsere Formel erschweren könnte.

 

[mac]

Hallo Ralf,

oha, daran habe ich nicht gedacht - von denen gibt es zwar nur wenige, aber dafür sind die dann wirklich sehr gross; ich denke, man hat viel weniger als 1.6 Milliarden Rote Zwergsonnen auf 1 Roten Riesen.

Also muss der Fall Roter Riese unbedingt ebenfalls berücksichtigt werden; ob man ihn dann aufgrund der sehr geringen Dichte dieser Sterne als relevant für die Rechung weiterverwenden will ist eine andere Frage.

Diese Einschätzung von Dir (unbedingt) verstehe ich jetzt nicht? Angenommen Deine Verhältniszahlen stimmen und wir hätten 1E9 Zwerge mit je einem relativen Radius von 0,1 und einen roten Riesen mit einem Radius von 200, dann wäre
der mittlere Radius = (0,1*1E9 +200 * 1) / (1E9+1) = 0,10000002
Damit unterscheidet sich der mittlere Radius mit und ohne rote Riesen um 2 ppm voneinander. Da würde ich keinen unbedingten 'Handlungsbedarf' sehen.

Herzliche Grüße

MAC

 

[SFF-TWRiker]

Ich denke, selbst VY Canis Majoris mit seinem ~ 2000fachen Sonnenradius kann man statistisch vernachlässigen.
Sterne dieser Größe sind fast einzigartig und nehmen gerade mal um 20 Kubiklichtstunden ein. Solchen Sternen stehen Milliarden von Sternen gegenüber die nur wenige zehn Kubiklichtsekunden an Volumen einnehmen.

Beispiel: Sonne r= 2,32151 Lsec, Volumen = 52,415 Lsec³

Da passen schon Tausende in eine Kubiklichtminute und in eine Kubiklichtstunde = 46.656.000.000 Kubiklichtsekunden würde rund eine Milliarde von roten und gelben Zwergsternen reinpasssen.
In einen Würfel von 8*8*8 = 512 Kubiklichtstunden würden also ungefähr alle Sterne der Milchstraße reinpassen. Dies würde in etwa einer Sphäre um den Neptunorbit entsprechen.
3*3*3, also 27 Milchstraßen würden in einen Kubiklichttag passen. Dies mal 365³ ergäbe rund 1,3 Mrd Milchstraßen pro Lj³.
Die ~100 Mrd Galaxien würden also in einen Würfel von weniger als 5 Lichtjahren Kantenlänge passen.

 

[mac]

Hallo SFF-TWRiker,

Die ~100 Mrd Galaxien würden also in einen Würfel von weniger als 5 Lichtjahren Kantenlänge passen.

ja (ich hab's nicht nachgerechnet) vorausgesetzt sie hätten keine Masse, und es gäbe keine Gravitation - gut, dann gäbe es auch keine Sterne und wohl auch kein Universum - also ziemlich vorbei am richtigen Leben.

Die einzig einigermaßen sinnvolle Aussage, die mir dazu einfällt: Da draußen ist ziemlich viel Platz!

Herzliche Grüße

MAC

 

[SFF-TWRiker]

Riesensterne sind ziemlich selten.
Laut wiki sind 10 Sterne mit 1000 bis 2000 Sonnenradien bekannt. Der größte bekannte WOH 664 gehört zur großen Magellanischen Wolke.
35 haben 100 bis 1000 Sonnenradien. Auf mehrere Mrd Sterne kommt also ein Riese > 100 Sonnenradien.

Bei der obigen Rechnung ist unsere Milchstraße übrigens als durchschnitlliche Galaxie eingerechnet.

 

[Kosmo]

Das ganze Universum in einer kleinen Kiste... man kann es kaum glauben.

 

[ralfkannenberg]

Diese Einschätzung von Dir (unbedingt) verstehe ich jetzt nicht? Angenommen Deine Verhältniszahlen stimmen und wir hätten 1E9 Zwerge mit je einem relativen Radius

Hallo mac,

aber gerade das haben wir doch nicht: wir haben viel weniger als 1 Milliarde Rote Zwergsonnen pro Rotem Riesen !


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Ich]

Damit unterscheidet sich der mittlere Radius mit und ohne rote Riesen um 2 ppm voneinander. Da würde ich keinen unbedingten 'Handlungsbedarf' sehen.

Wenn man die Sterne in eine Kiste packen will, ist nicht der Radius relevant, sondern das Volumen. Ausgangspunkt war auch mein Beispiel eines Sterns mit 1000 Sonnenradien.

Riesensterne sind ziemlich selten.
Laut wiki sind 10 Sterne mit 1000 bis 2000 Sonnenradien bekannt. Der größte bekannte WOH 664 gehört zur großen Magellanischen Wolke.
35 haben 100 bis 1000 Sonnenradien. Auf mehrere Mrd Sterne kommt also ein Riese > 100 Sonnenradien.

Glaube ich nicht. Wenn wir diese Seite anschauen, dann kommen auf 250 Sterne einer mit einem Radius von 10-50 Sonnenradien, also 1000 bis 125000 Sonnenvolumina. Allein das gibt schon eine absolute Untergrenze von 75% des Gesamtvolumens, die von Roten Riesen gestellt werden. Gefühlsmäßig würde ich diesen Anteil sogar auf über 99% schätzen.
Also kann man entwede Riesen betrachten und Sterne vernachlässigen, oder Riesen nicht gelten lassen. Oder die Sternmassen durch irgendeine mittlere Hauptreihendichte teilen, um auf Volumina zu kommen.

 

[SFF-TWRiker]

@ Ich
:hust: 4 Drittel Pi r³ :-> 50 Sonnenradien -> 523.600 Sonnenvolumen oder >27 Mio Lsec³ ~ 127 Lmin³ ~ 1/1700 Lh³

Danke für den sehr guten link!

 

[mac]

Hallo Ralf,

aber gerade das haben wir doch nicht: wir haben viel weniger als 1 Milliarde Rote Zwergsonnen pro Rotem Riesen !

dann hab' ich offensichtlich Deine Zahlenangabe in Post #10, verleitet durch Anzahl ihrer Stellen, ganz anders verstanden, als Du sie gemeint hattest und hätte dem Begriff 'viel weniger' wohl gleich mehrere Größenordnungen zusortieren sollen. Aber selbst bei 3 Größenordnungen wären es immer noch nur Promille Unterschied.

Herzliche Grüße

MAC