Wie entsteht ein Sonnensystem?

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

Vielleicht sollten wir die verschiedenen Diskussionsstränge mal teilen - langsam verliere ich die Uebersicht.

Was ich hiermit getan habe. :)

Der Anfang ist nachzulesen in http://www.astronews.com/forum/showthread.php?p=25560#post25560



Was ich damit eigentlich sagen will: WENN es so wäre, dass die Metallizität aus der protoplanetaren Scheibe kommt, DANN scheitert diese Hypothese sicher nicht daran, dass das Material längst durch Sonnenwind/Protuberanzen "herausgeweht" worden wäre.
für Dich nicht, wie ich inzwischen nachvollziehen kann. Bei meiner Kritik an dieser Aussage ging ich aber von Deiner Angabe zur isolierten Photosphäre und ihre Mächtigkeit von 300 km aus Wiki aus. Wenn Du diese Austauschzone auf die Konvektionszone ausdehnst, ist das natürlich keine Frage mehr, dafür aber ein direkter Angriff auf eine Aussage aus dem Paper. Und genau über diese sich gegenseitig ausschließenden Szenarien bin ich gestolpert.




Es kann natürlich aber auch sein, dass diese Hypothese falsch ist, und diese Sterne bis hinunter zum Kern diese Metallizität aufweisen... (das denke ich auch). Vielleicht habt ihr mich falsch verstanden: ich will nicht die "Verschmutzungs-Hypothese" stützen, ich will bloss sagen, dass die Hypothese nicht daran scheitert, dass die Metalle wieder rausgeweht werden müssen. Sie scheitert an anderen Dingen!
wir kommen uns näher! :) In der Tat hatte ich Dich als Unterstützer des Papers gesehen. :eek:

Das allein wäre aber gar nicht Auslöser dieser Diskussion gewesen, wenn ich diese ‚Verschmutzungs-Ursache’ nachvollziehen und gleichzeitig die Mischungserklärung bei einem roten Riesen plausibel kriegen würde.



Hier wäre jetzt eigentlich noch einiges zur Spektralen Energieverteilung zu sagen. Ich hab’ aber erst gestern angefangen, mich mit der Mathematik dazu zu beschäftigen und bin noch nicht sicher genug, alles richtig anzuwenden. (konkret, ich komme auf eine quadratische Temperaturabhängigkeit bei der (numerischen) Integration der Schwarzkörper-Spektralkurve und weis noch nicht, wie man auf die M^4 Abhängigkeit über die Masse kommt) Da werde ich vielleicht noch etwas Nachhilfe brauchen, will aber erst mal selber versuchen, wie weit ich komme.



Es geht nicht um die Dichte, sondern um die totale Masse. ...
es leuchtet mir nicht wirklich ein. Wahrscheinlich liegt das daran, dass ich mir ein völlig anderes Bild von Planetenbildung zusammengereimt habe, als Du es gelernt hast. In diesem Absatz aus http://www.centauri-dreams.org/?p=1343 klingt das möglicherweise an.
And note this: The core accretion model of planet formation seems to be challenged by this finding. Core accretion assumes that planets ‘grow’ as protoplanetary materials bang together and accumulate until, gaining enough mass and forming a solid core, they are able to capture a gas atmosphere. The model depends on dust content to function, and implies that the host stars should show high metallicity down to their core.
. Meine Vorstellungen sind sicherlich schon deshalb falsch, weil ich überhaupt keine Ahnung von dem quantitativen dynamischen Ablauf habe.

Wie ich aus dem Zitat entnehme, gibt es da wohl konkurrierende Vorstellungen und es wäre besser, wenn ich darüber mit Dir erst dann weiterdiskutiere, wenn ich wenigstens etwas besser im Bilde bin. Kennst Du eine allgemeinverständliche Zusammenfassung des derzeitigen Standes?




Photonen allein machen nicht "Dampf". Photonen können eine vorhandene Atmosphäre wärmen, womit sich die mittlere Teilchengeschwindigkeit erhöht, womit sich die Anzahl der Teilchen erhöht, die Fluchtgeschwindigkeit gegenüber dem Planetesimal erreichen. Im Weltraum jedoch wird das Gas früher oder später mit der Sonne kollidieren.
wenn das so formuliert wirklich richtig wäre, dann gäbe es keinen Sonnenwind. Da O und B Sterne ganze Kugelhaufen vom Gas befreien können, kann auch unserer Sonne, natürlich in bescheidenerem Rahmen einen Veränderung des Dichtegradienten in der Protoplanetaren Scheibe erzwingen. Wie genau quantitativ, kann ich mir bisher nicht klarmachen.

Wann und warum hat man eigentlich diese Vorstellung (Abbruch der Akkretion durch Sonnenlicht) verlassen. Zumindest vor einigen Jahrzehnten war das geltendes ‚Wissen’.



Das stimmt ja auch - fast.
damit meinst Du: Nur 0,1 der Gesamtmasse hat es überhaupt geschafft?



Natürlich gibt es einen Selektionsmechanismus: Volatilität.
das würde ja bedeuten, dass schwere Elemente viel schneller akkretiert werden, als leichte. Das kann aber nur mit Temperatur zusammenhängen und das müsste man auch in einer Elementverteilung wiederfinden, die nicht nur vom Atom-/Molekulargewicht abhängt, sondern auch von Kondensationstemperaturen?



Es geht hier bloss darum, ob er sich auf unsere Sonne bezieht oder ob er sich auf die Sterne in der neuen Studie bezieht.
wo ist denn da der Unterschied (bei den Hauptreihensternen?) Ich bezog das auf alle Hauptreihensterne und eigentlich auch auf rote Riesen, weil ich mich mit der Zuckergussvorstellung noch nicht anfreunden kann (anders als im wirklichen Leben :D)

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Danke mac, für die Eröffnung dieses Threads. Der Titel, den du ihm gegeben hast, enthält für mich eine interessante Mehrdeutigkeit: Wie entsteht EIN Sonnensystem? Oder vielmehr allgemein ein Planetensystem um einen Stern? Oder aber, wie entstand UNSER Sonnensystem?

Wie auch immer - los gehts. :D

Wenn Du diese Austauschzone auf die Konvektionszone ausdehnst, ist das natürlich keine Frage mehr, dafür aber ein direkter Angriff auf eine Aussage aus dem Paper.

Natürlich misst man die Kontamination an der Photosphäre, denn man kann die obere Konvektionszone nicht einsehen. Da die Photosphäre aber lediglich der "zufällig" einsehbare Teil der Konvektionszone ist, und das Material in der Konvektionszone regelmässig vermischt wird, ist es irgendwie klar, dass die Autoren des Papers die Konvektionszone gemeint haben. Sie vergleichen ja an einer Stelle im Paper auch direkt die Mächtigkeit der Konvektionszonen bei Zwerg- und Riesensternen. Wie ich schon sagte: Die Photosphäre an sich ist keine "physikalisch besondere Zone", genausowenig wie die einsehbare Tiefe eines Sees eine physikalisch besondere Zone darstellt (ausser für das Leben darin, aber das ist jetzt etwas GANZ ANDERES...).

und weis noch nicht, wie man auf die M^4 Abhängigkeit über die Masse kommt

Der Exponent liegt eher bei 3.5, aber wie man exakt darauf kommt, weiss ich auch nicht. Muss mit den Rahmenbedingungen für Kernfusion zu tun haben.

Kennst Du eine allgemeinverständliche Zusammenfassung des derzeitigen Standes?

Ich kann versuchen, dir eine allgemeinverständliche Zusammenfassung zu geben... ;)

Die protoplanetare Gas- und Staubscheibe wird am Anfang heterogen durchmischt, das heisst, es bilden sich in verschiedenen Abständen von der sich bildenden Sonne verschiedene Kondensate (in Abhängigkeit der Temperatur), die dann gemischt werden. Diese Kondensate koagulieren zu grösseren Körnern und schliesslich grösseren Körpern. Am schnellsten geht dieser Prozess im Bereich zwischen 5 und 10 AU (bei sonnenähnlichen Sternen) voran, weil dort die Scheibe relativ dicht ist und zudem Wasser/Eis als "Klebemittel" zur Verfügung steht. Durch die Akkretion wachsen die Planetesimale, aber sie heizen sich auch stark auf - sie enthalten deshalb nur sehr wenige volatile Elemente. Es gibt verschiedene Akkretionsregimes: sind die Planetesimale sehr klein (wenige km), wachsen sie durch das sogenannte "Runaway-Wachstum", das heisst, je massiver, desto schneller sammeln sie weiteres Material. Diese Phase hält so lange an, bis sie einen Grossteil des (schweren) Materials in ihrem "Torus", den sie auf ihrer Bahn um die Sonne überstreifen, eingesammelt haben. Danach beginnt eine neue Phase: die des "Oligarchischen Wachstums": die Planetesimale wachsen nur noch durch heftige Kollisionen untereinander. Wiederum ist das Wachstum im Bereich zwischen 5 und 10 AU am effizentesten, denn dank dem vielen Wassereis, das hier als "gesteinsbildendes Mineral" Teil der Planetesimale ist, wachsen sie hier viel schneller. Wächst ein Planetesimal auf eine Masse von etwa 10 Erdmassen und mehr, beginnt es, das leichte Material der Scheibe an sich zu binden - es wird langsam zu einem Gasriesen. Man muss sich das Sonnensystem zu diesem Zeitpunkt (etwa 5 Mio Jahre nach Beginn des Sonnensystems = Kondensation der ältesten bekannten Materie) etwa so vorstellen: es gibt viel Gas, aber das meiste davon umkreist immer noch die Sonne. Das schwere Material hingegen ist in Planetesimalen konzentriert. Im Bereich zwischen 5 und 10 AU sind diese schon zu beachtlicher Grösse gewachsen und saugen unterdessen das Gas der Scheibe auf. Ihre Gravitation beginnt, die "Baby-Planetesimale" des inneren Sonnensystems (und des späteren Asteroidengürtels), die noch viel kleiner sind (weil ihnen kein Wassereis zur Verfügung steht), zu stören und auf exzentrische Bahnen zu bringen, wodurch sie verstärkt kollidieren, in die Sonne stürzen oder aus dem System geschleudert werden. Auch hier beginnt das oligarchische Wachstum eine Rolle zu spielen: Die Erde entsteht so z.B. aus einigen dutzend bis hundert Kollisionen von Mond- bis Marsgrossen Körpern. Diese Planetesimale weisen nur sehr dünne Atmosphären auf (sie binden kaum Gas aus der Scheibe), und sie sind allesamt ziemlich heiss (erstens durch die Kollisionswärme, zweitens durch die vielen radioaktiven Elemente, die zu dieser Zeit noch herumschwirrren - die Protoplanetare Scheibe war kurz nach ihrer Entstehung von einer nahegelegenen Supernova mit kurzlebigen Radioisotopen "geimpft" worden). Am Ende dieser systemweiten Massenkarambolage bleiben zwei grössere Planeten (Erde und Venus) und zwei grössere Planetesimale (Merkur und Mars) übrig, der Rest befindet sich nun entweder in der Sonne oder im interstellaren Raum. Die Migrationen und Bewegungen der neu gebildeten Gas- und Eisriesen im äusseren Sonnensystem bleiben allerdings nicht ohne Folgen: auf den inneren Planeten regnet es eisreiche Asteroiden, die als sog. "Late Veneer" ("Spätkommer") der Erde und den anderen Planeten ihr Wasser und ihre flüchtigen Elemente bringen. Dieser "Late Veneer" macht einen grossen Teil des Hydro- und Atmosphäre der Erde aus, dazu kam die Ausgasung der Erde durch Vulkanismus. Nach dem "Nice"-Modell (eigentlich "Nizza" auf englisch, wird aber gerne auch als "nice" im Sinn von "nett" verwendet...) gibt es im äusseren Sonnensystem nach rund 600 Mio Jahren das bereits angesprochene "Auseinanderfallen" des engen Gasriesensystems, das dann zum "Late Heavy Bombardement" (Spätes Bombardement) führt, dem wir unter anderem das Mondgesicht zu verdanken haben.

Vielleicht sollte ich mal auf Planeten.ch einen ausführlichen Text dazu schreiben... ;)

wenn das so formuliert wirklich richtig wäre, dann gäbe es keinen Sonnenwind.

Warum nicht? Die Teilchen des Sonnenwindes werden an der Sonnenoberfläche auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt - durch Magnetfelder und zu einem Teil auch durch Strahlung. Das heisst, sie entweichen der Sonne sowieso. Die restlichen Gase der protoplanetaren Scheibe hingegen sind weit langsamer als der Sonnenwind.

Da O und B Sterne ganze Kugelhaufen vom Gas befreien können, kann auch unserer Sonne, natürlich in bescheidenerem Rahmen einen Veränderung des Dichtegradienten in der Protoplanetaren Scheibe erzwingen.

Wie ich schon sagte: Natürlich gibt es das "herausblasen" zu einem kleinen Teil, sonst gäbe es z.B. keine Kometenschweife. Es spielt für die Auflösung des protoplanetaren Nebels aber keine Rolle.

Wann und warum hat man eigentlich diese Vorstellung (Abbruch der Akkretion durch Sonnenlicht) verlassen.

Wann, das kann ich dir nicht genau sagen. Warum, ganz einfach weil die Sache nicht aufgeht - du kannst den protoplanetaren Nebel quantitativ nicht durch "Photoevaporation" (zumindest nicht von der Sonne) loswerden.

das würde ja bedeuten, dass schwere Elemente viel schneller akkretiert werden, als leichte. Das kann aber nur mit Temperatur zusammenhängen und das müsste man auch in einer Elementverteilung wiederfinden, die nicht nur vom Atom-/Molekulargewicht abhängt, sondern auch von Kondensationstemperaturen?

Für die Erde und andere Himmelskörper, die zu klein waren, um alles Scheibenmaterial an sich zu binden, stimmt das ja auch. Die Erde hat keinen Wasserstoff in solaren Anteilen, oder? ;) Je "refraktärer" (das Gegenteil von volatil) die Elemente sind, ganz grob gesagt, desto häufiger kommen sie auf der Erde vor, verglichen zum "Sonnensystemschnitt". Die Verbindungen mit den höchsten Kondensationstemperaturen (bzw. Verdampfungstemperaturen, da diese "Richtung" eine grössere Rolle gespielt hat in der Entstehung des Sonnensystems - denn wie ich schon am Anfang sagte, die Kondensate wurden ja heterogen vermischt, so dass die Kondensation an sich keinen direkten Einfluss auf die Zusammensetzung der Planeten hatte, im Gegensatz zur Verdampfung in der Planetesimal-Phase) sind auf der Erde am häufigsten: diese Verbindungen enthalten Eisen/Nickel, Silizium, Magnesium, Kalzium, Aluminium - und das sind auch die fünf (bzw. sechs) häufigsten Element der Erde (>90%). Jupiter hingegen besteht praktisch aus Solarem Nebelmaterial, mit einem leichten Unterschuss an sehr leichten Elementen, während Saturn einen leichten Überschuss an sehr leichten Elementen zeigt.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

schon mal vorab meinen herzlichsten Dank für die gute Erklärung. :)

Hab' übers Wochenende leider kaum Zeit darauf näher einzugehen. Muß auch noch darüber nachdenken.

Nur soviel:
Vielleicht sollte ich mal auf Planeten.ch einen ausführlichen Text dazu schreiben... ;)
halte ich für eine sehr gute Idee. Solltest Du auch bei Wiki unterbringen.

Ich fände es gut, wenn wir das von hier aus unterstützen würden (so gut wir's halt können).

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Ich arbeite derzeit an einer neuen Version der Seite - für die neue Version wäre das sicher ein gutes Projekt. Ich werd mal sehen, was ich dafür an Material sammeln kann. Vielleicht wäre es auch toll, einige Illustrationen (Das Sonnnensystem zum Zeitpunkt T oder so) zu erstellen. Habt ihr weitere Ideen?

Ich stell den Text dann mal hier rein, bevor ich ihn auf die Seite stelle... Eine Gliederung in mehrere Teile wäre denkbar, etwa:

Teil 1: Kollaps eines Wolkenfragments in der Sternfabrik und früheste Umgebung
Teil 2: Protoplanetarer Nebel und erste Kondensate
Teil 3: Wachstum von Planetesimalen und ersten Planetenkernen
Teil 4: Die Entstehung des äusseren Sonnensystems, des Kuipergürtels und der Oortschen Wolke
Teil 5: Die Entstehung des inneren Sonnensystems und des Asteroidengürtels
Teil 6: Die Frühgeschichte der terrestrischen Planeten und das späte Bombardement

Weitere Vorschläge?
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

ich bin jetzt mit meiner ‚Weiterbildung’ ;) im Bereich Plancksche Strahlungformel endlich so weit, dass ich damit was anfangen kann.

Nachdem ich mir jetzt ausgerechnet hab’, (wenn’s Dich interessiert, schreib ich das ‚wie’ auch gerne detaillierter auf) dass im Bereich der ionisierenden Wellenlängen (Lambda < 380 nm) der Energieanteil 42000/6000 K 8,3 mal höher ist, als über das gesamte Integral (0,1 m bis 4,84E-10 m), kam mir Dein Einwand und Deine Quelle (Wiki engl.) noch weniger plausibel vor, als ohnehin schon. Das schwächt mein Beispiel auch nur von 1 Lichtjahr/10 AE auf 1 Lichtjahr/3,5AE ab.

Ich hab’ dann selbst noch mal nachgelesen im ausführlichern Wiki-Text:

http://en.wikipedia.org/wiki/Format...r_System#Problems_with_the_solar_nebula_model
(die beiden Zeilen, unmittelbar vor dem hier verlinkten Absatz: ‚Problems with the solar nebula model’
The young Sun's solar wind then cleared away all the gas and dust in the protoplanetary disk, blowing it into interstellar space, thus ending the growth of the planets. T-Tauri stars have far stronger stellar winds than more stable, older stars.[17][18]

17: Elmegreen, B. G. (1979). On the disruption of a protoplanetary disk nebula by a T Tauri like solar wind. Columbia University, New York. Retrieved on 2006-11-19.
18: Heng Hao (2004). Disc-Protoplanet interactions. Harvard University. Retrieved on 2006-11-19.
Ha! Dachte ich (ziemlich voreilig :eek:) in mich hinein. Da steht’s doch. Danach hab’ ich die 2 Seiten des Elmegreen-Papers gelesen und war noch verwirrter als vorher. Was für ein Chaos. Außerdem reden die von Sonnenwind und ich hatte immer verstanden, dass das Wegpusten durch die hellen schweren Sterne über UV-Strahlung funktioniert.

Da sich dieses Detail anscheinend nicht mal so eben nebenbei lösen lässt, ohne dass ich ziemlich viel nachlesen muß und dann immer noch nicht wirklich entscheiden könnte, was wirklich richtig ist, stelle ich es vorläufig zurück. Wenn Du eine neuere Arbeit darüber kennst, dann sag mir bitte bescheid.



Herzliche Grüße

MAC

PS ich sehe gerade, Du hast Toni hier http://www.astronews.com/forum/showpost.php?p=25709&postcount=7
schon eine Antwort auf Quellen gegeben. Muß ich erst noch lesen. Geht aber nicht sofort. :(
 
Zuletzt bearbeitet:

Bynaus

Registriertes Mitglied
Ja mac, ich hatte diese Quellen gefunden, und wollte heute in aller Ruhe hier einen Beitrag einstellen.

Zunächst noch einmal die Links:
http://www.gps.caltech.edu/classes/ge133/reading/hillenbrand_may05.pdf
http://www.stsci.edu/ts/webcasting/ppt/MaySymposium2005/JoanNajita050405.ppt

Es scheint so, dass ich einige Dinge richtig, andere falsch verstanden habe. Wir könnten ja versuchen, das ganze zu korrigieren und zu bereinigen - insbesondere mit Aussicht auf den angekündigten Text auf Planeten.ch.

Was sicher falsch ist, ist die Behauptung, der "Strahlungsdruck" würde das Gas wegpusten. Es gibt verschiedene Mechanismen, die dazu führen, dass Gas aus einer protoplanetaren Scheibe verschwindet:

(wichtig ist es übrigens, zwischen Staub- und Gasscheibe zu unterscheiden - durch Beobachtungen lässt sich nur das Verschwinden der Staubscheiben beobachten. Wichtig ist auch, zwischen den Prozessen, die in verschiedenen Bereichen der Scheibe (innen, mitte, aussen) stattfinden und dominieren, zu unterscheiden)

1. UV-Ionisierung erzeugt geladene Teilchen - diese können dann vom Sonnenwind (der gerade bei jungen T-Tauri-Sternen sehr heftig ausfallen kann) und seinen elektrischen/magnetsichen Feldern mitgerissen werden.

2. "Photoevaporation" - ich denke, das kommt dem "Herausblasen durch Strahlungsdruck" noch am nächsten: Photonen erwärmen das Gas, das sich dann ausdehnt bzw., einige wenige Teilchen erreichen Fluchtgeschwindigkeit und entkommen in den interstellaren Raum. Photoevaporation findet wohl eher durch externe Quellen (OB-Sterne im gleichen Sternentstehungsgebiet) als durch den zentralen Stern selbst statt. http://adsabs.harvard.edu/abs/2007MNRAS.376.1350C
http://adsabs.harvard.edu/abs/2005MNRAS.364L..47G (Abstract: "Gas discs around young stars typically disappear after a few Myr and it has been suggested that the discs are internally photoevaporated, but the stellar ultraviolet and X-ray radiation appears insufficient for this mechanism to work")

3. Akkretion auf den Stern - dieses Phänomen spielt zumindest in der Frühphase der Sternentstehung eine wichtige Rolle (ansonsten würde sich der Stern ja gar nie bilden!), und wie es scheint, dauert die Akkretion auch noch eine Zeit lang an.

Mir scheint es, dass die "relative Wichtigkeit" dieser Prozesse nicht wirklich bekannt ist bzw. Gegenstand von Diskussionen ist.

EDIT: Durch die Suche nach Papers, die auf das Elmegreen-Paper referenzieren, habe ich noch folgende weitere Arbeit gefunden:

http://adsabs.harvard.edu/abs/2001MNRAS.328..485C
(im Abstract steht dann auch: "At this point, the inner disc is deprived of further replenishment from larger radii and empties on to the central star on its own short viscous time-scale. ")
 
Zuletzt bearbeitet:

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

Noch vor einer vor- vorläufigen Zusammenfassung eines Zwischenergebnises unserer bisherigen Diskussion versuche ich mal einen groben Rahmen einer möglichen Einleitung zu skizzieren. ;)

Diese Skizze beruht eigentlich bisher nur auf allgemeinen Überlegungen, die mir (noch) plausibel erscheinen. Mögliche Abbildung: Hubble-Aufnahmen der Sonnenkeimlinge in Dunkelwolke?



In einer Dunkelwolke passender Dichte, Größe und Temperatur kann für längere Zeit ein (nicht sehr stabiles) Gleichgewicht zwischen Gravitation und Gasdruck durch Temperatur bestehen.

Durch Störungen (z.B. Turbulenzen durch nahe SN, Abkühlung durch mehr emittierte als absorbierte Strahlung) können sich kleinere und größere Bereiche dieser Dunkelwolke über eine kritische Grenze, die den Gleichgewichtszustand überschreitet, verdichten.


Hier gibt für mich eine Unsicherheit/Unklarheit? Bei einer Halbierung des Durchmessers eines solchen Verdichtungsbereiches, steigen Druck und Temperatur um das 8 fache, plus der dabei frei werdenden potentiellen Energie der Lage, aber die Gravitation für die äußeren Bereiche nur um das 4 fache. Diesem eigentlich unüberwindbaren Stabilitätsgrund wirkt entgegen, dass die Abstrahlung der Wärme bei einer Verachtfachung der Temperatur 8^4 mal stärker ist als vorher. Das und die weiter unten angesprochene Extinktionsänderung könnte für mein Verständnis der eigentliche Grund für den nahezu gleichzeitigen Ablauf der Sternbildung in einer Dunkelwolke sein.

Dieser Prozess läuft wie eine Kettenreaktion an sehr vielen Stellen nahezu gleichzeitig in einem etliche Lichtjahre großen Volumen ab. (Ob man die Analogie Regentropfen in einer Wasserdampfwolke wählen kann?) Er kann aber nur dann ablaufen, wenn die Wärme, die dabei entsteht, abgestrahlt werden kann.

Ob durch die zahlreichen lokalen Kompressionsherde eine großräumige Abnahme der Extinktion erfolgt, die die Abstrahlung der Wärme aus den inneren Bereichen der Dunkelwolke erleichtert und damit den Prozess beschleunigt?

Ich könnte mir aber auch vorstellen, dass er von außen nach innen abläuft, weil die Abstrahlung in den äußeren Bereichen der Dunkelwolke leichter möglich ist.

So, nur erst mal bis hier hin.

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Jonas,

Mac, schau Dir mal die Herleitung der Jeans Masse hier in Wiki an: http://de.wikipedia.org/wiki/Jeans-Kriterium
danke für den Hinweis. :)

Das entspricht aber (sauber ausformuliert) dem, was ich schon geschrieben hab. (toll, ich hab' gerade das Jeans-Kriteriums beschrieben, ohne es formal zu kennen ;) allerdings Ekin nur qualitativ und Ekin und Epot ohne Masse. Jeans war halt doch schlauer als ich :eek: aber ich war zumindest auf dem richtigen Weg :D)

aus Wiki Jeans-Kriterium
ergibt sich für die Masse bei der eine Wolke bei vorgegebener Dichte instabil wird: ...
und ich (klar, viel länger)
mac schrieb:
Durch Störungen (z.B. Turbulenzen durch nahe SN, Abkühlung durch mehr emittierte als absorbierte Strahlung) können sich kleinere und größere Bereiche dieser Dunkelwolke über eine kritische Grenze, die den Gleichgewichtszustand überschreitet, verdichten.


die nötige Masse steigt linear mit der Temperatur.

Ich hatte geschrieben:
mac schrieb:
steigen Druck und Temperatur um das 8 fache, plus der dabei frei werdenden potentiellen Energie der Lage, aber die Gravitation für die äußeren Bereiche nur um das 4 fache.



Das bedeutet doch aber, daß sich in wärmeren Wolken mehr Masse ansammeln kann, bevor es los geht. Das müßte dazu führen, daß die mittlere Sternengröße in den Dunkelwolken weiter innen in der Milchstraße größer ist, als weiter außen. Ist das so? Also im Arches-Haufen ganz bestimmt.

Es wird immer interessanter! (Hier sollte noch ein Smilie hin! aber ich darf nur 4)

Herzliche Grüße

MAC

PS Aber wie er die Temperatur los wird, schreibt Jeans auch nicht. Und die muß er in seinem Kriterium auch los werden, sonst wird das nichts mit dem Zusammenbruch.
 
Zuletzt bearbeitet:

jonas

Registriertes Mitglied
mac schrieb:
toll, ich hab' gerade das Jeans-Kriteriums beschrieben, ohne es formal zu kennen ;)
Genau deswegen habe ich Dir ja den link zum Jeans Kriterium genannt, weil Du genau dieses beschrieben hast. Schon toll, wenn man aus eigenen Überlegungen sowas entdeckt, Respekt :)

Mit der Wärmeabstrahlung, die für den weiteren Kollaps nötig sein soll, habe ich jetzt aber ein wenig Verständnisprobleme. Denn es soll ja irgendwann so heiss werden, dass die Fusion zündet. Der weitere Kollaps wird ja erst durch den Strahlungsdruck aufgehalten.

Vielleicht kann da jemand nen Verständnisschubs geben.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Jonas,

danke für das Kompliment. Aber das saubere Ausformulieren wäre mir nicht ohne große Mühe gelungen, wenn überhaupt.


Mit der Wärmeabstrahlung, die für den weiteren Kollaps nötig sein soll, habe ich jetzt aber ein wenig Verständnisprobleme. Denn es soll ja irgendwann so heiss werden, dass die Fusion zündet.
moment, nicht so schnell! So weit sind wir noch nicht. Da kommt ja noch ein ziemlich heftiges Problem mit dem Drehimpuls. Der ist zwar auch nichts anderes als kinetische Energie, aber die kann eigentlich nicht mit den gleichen Gesetzmäßigkeiten als Wärmestrahlung abgestrahlt werden, wie die ungerichtete kinetische Wärmeenergie, weil die Bewegung gerichtet erfolgt, sind die Kollisionen der Gasteilchen untereinander nicht so heftig, wie bei der Wärmebewegung und deshalb kann auch die daraus entstehende Wärmestrahlung nicht so energiereich sein. Is' also nichts mit T^8 proportional.

Es soll irgendwie über Magnetfelder funktionieren, aber das hab' ich bisher nicht wirklich verstanden. :eek: Es soll irgendwie über Wirbelströme ablaufen. Die kenne ich aber nur in ihrer technischen Form, der Wirbelstrombremse, die ich nie wirklich verstanden hab' Außerdem braucht man da ein starkes, gerichtetes Magnetfeld, daß diese Wirbelströme in der 'Bremsscheibe' induziert. Wie geht das, wenn die nicht magnetisierbar ist? Wo kommt das induzierende Magnetfeld her? Das Magnetfeld unserer Sonne sieht aus wie ein perfektes Chaos, die müßte sich eigentlich damit selber bremsen. Tut sie ja wohl auch irgendwie, sonst wäre die Korona nicht so heiß, hab' ich gehört, aber nicht wirklich verstanden.


Und das für mich größte Rätsel Der weitere Kollaps wird ja erst durch den Strahlungsdruck aufgehalten.
meinst Du hier den Kollaps der schon fusionierenden Sonne? Wenn ja, das hatte ich immer so verstanden, daß die kinetische Energie des Neutrons und des Heliumkerns http://de.wikipedia.org/wiki/Kernfusion dafür sorgen, daß die Abstände der Atome im Sonneninneren nicht beliebig schrumpfen können, solange dieser Fusionsprozess diesen Druck und damit die Dichte des Gases und die mittlere Teilchengeschwindigkeit regelt, indem er proportional zum Druck mehr Energie (durch mehr Fusionen) liefert. Also nicht nur Strahlungsdruck durch Photonen, sondern auch kinetische Energie der Fusionsprodukte, bzw eine permanente hin und Rückwandlung kinetischer in Strahlungsenergie und umgekehrt.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Gratulation mac, zur Herleitung des Jeans-Kriteriums. Nicht zu vergessen auch das Virialtheorem: Eine schrumpfende Masse wandelt die Hälfte ihrer freiwerdenden potentiellen Energie in kinetische Energie um.

http://www.relativityhair.de/catherine.hair/Physik/Gravitationsenergie.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Virial_theorem

Ich glaube nicht, dass die Sonne sich "selber bremst", das läuft auf "sich selbst an den Haaren aus dem Sumpf ziehen" hinaus. Die Sonne hat, auch wenn das Magnetfeld aus der "Nähe" chaotisch aussieht, ein ziemlich starkes Feld, das ja bis etwa 100 AU hinaus reicht (Heliopause). Da ist es schon denkbar, dass das Magnetfeld eines schnell rotierenden Sterns sich auf die Scheibe überträgt (die ja nicht schneller als mit Orbitalgeschwindigkeit rotieren kann, während der Stern stets langsamer als mit Orbitalgeschwindigkeit rotieren muss, um nicht auseinanderzufallen) und dabei den Stern abbremst. Das heisst, das Magnetfeld beschleunigt ionisierten Teilchen der Scheibe (wirft sie damit nach aussen und fördert die Durchmischung der Scheibe) und bremst die Rotationsbewegung.

Man muss auch sagen, dass Protosterne (sie werden noch in verschiedene Typen eingeteilt, ich muss mir das Paper dazu nochmals raussuchen...) definitionsgemäss noch nicht durch Fusion leuchten, sondern durch gravitatives Schrumpfen (also durch die Energie, die gemäss Virialtheorem abgestrahlt werden muss). Diese Abstrahlung (auch der Wolke, gemäss Jeans-Kriterium) stelle ich mir recht einfach vor - das sind gewaltige Dimensionen, und die Strahlungsdichte im Raum ist sehr gering. Ich glaube z.B. nicht, dass die Nähe zum galaktischen Zentrum eine wichtige Rolle spielt. Wobei, das müsste man natürlich überprüfen.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,


Bynaus schrieb:
Gratulation mac, zur Herleitung des Jeans-Kriteriums. ...
Du und Jonas, Ihr seht Licht, wo nur trübes Zwielicht herrscht. Allein auf die Idee zu kommen, den Radius durch die Masse zu ersetzen. Ja, jetzt wo ich’s gesehen hab’, ganz naheliegend. Aber vorher ...?


Bynaus schrieb:
Ich glaube nicht, dass die Sonne sich "selber bremst", das läuft auf "sich selbst an den Haaren aus dem Sumpf ziehen" hinaus.
klar. Konvektionsbremse könnte man vielleicht sagen.

Bynaus schrieb:
Die Sonne hat, auch wenn das Magnetfeld aus der "Nähe" chaotisch aussieht, ein ziemlich starkes Feld, das ja bis etwa 100 AU hinaus reicht (Heliopause).
das ist (also jetzt natürlich ‚war’) mir, so formuliert, komplett neu. Ich dachte bisher, dass die Heliopause die (gaskinetische) Stossfront des Sonnenwindes im umgebenden interstellaren Gas ist. Das würde ja bedeuten, dass der Sonnenwind nicht nur nach außen, radial von der Sonne weg driftet, sondern auch eine Rotationskomponente haben müsste. Aus den Beschreibungen bei Wiki (engl.) werde ich auch nicht so wirklich schlau.

Ich merke gerade, dass ich Magnetfelder eigentlich fast gar nicht verstehe. Einen Schwingkreis konnte ich früher mal berechnen. Nun lese ich (kann mich nicht erinnern das vorher schon mal gehört zu haben: Ein bipolares Magnetfeld nimmt mit dem Kubik der Entfernung ab. Warum? Was ist anders als beim elektrischen Feld? Magnetfelder können transportiert, verdrillt und komprimiert werden. Wie können sie, unabhängig von ihrem Erzeuger transportiert werden? Verstehe ich alles nicht wirklich. Das war anscheinend alles Stuss, was ich mir bisher unter einem Magnetfeld vorgestellt hatte.


Bynaus schrieb:
Da ist es schon denkbar, dass das Magnetfeld eines schnell rotierenden Sterns sich auf die Scheibe überträgt (die ja nicht schneller als mit Orbitalgeschwindigkeit rotieren kann, während der Stern stets langsamer als mit Orbitalgeschwindigkeit rotieren muss, um nicht auseinander zufallen) und dabei den Stern abbremst. Das heisst, das Magnetfeld beschleunigt ionisierten Teilchen der Scheibe (wirft sie damit nach außen und fördert die Durchmischung der Scheibe) und bremst die Rotationsbewegung.
und schon sind wir bei der Frage: Wie viel Energie pro Zeit kann denn über diesen Prozess zwischen Scheibe und Stern übertragen werden? Wird das Magnetfeld der Sonne denn stärker, wenn mehr Masse in der Scheibe ist?

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Hm, die Sache mit der Heliopause... Ich dachte erst, na klar, du hast völlig recht, ich hab mich geirrt. Aber dann, auf der Suche nach der Reichweite des Sonnenmagnetfeldes, finde ich Seiten wie diese hier:

http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/sun/imf.html&edu=mid

In der Skizze ist sogar die von dir angetönte Radialkomponente deutlich zu sehen! Ich halte es auch für möglich, dass Heliopause sowohl die Stossfront des Sonnenwinds mit dem interstellaren Gas als auch die Grenze der Reichweite des Sonnenmagnetfeldes darstellt.

"Nimmt im Kubik zur Entfernung ab" - das überrascht mich auch. Wo hast du das gelesen?

Wird das Magnetfeld der Sonne denn stärker, wenn mehr Masse in der Scheibe ist?

Warum meinst du bzw. wie kommst du darauf, dass das so sein könnte?
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

schon mal dazu:
"Nimmt im Kubik zur Entfernung ab" - das überrascht mich auch. Wo hast du das gelesen?
The magnetic field at the surface of the Sun is about 10-4 tesla. If the form of the field were a magnetic dipole, the strength would decrease with the cube of the distance, resulting in about 10-11 tesla at the Earth's orbit. The heliospheric current sheet results in higher order multipole components so that the actual magnetic field at the Earth due to the Sun is 100 times greater.
Aus: http://en.wikipedia.org/wiki/Heliospheric_current_sheet

also quadratische Abnahme. Bei der Begründung kann das aber möglicherweise bedeuten: Je mehr Masse in der Scheibe, um so weniger schwächt sich das Feld ab. Eine Rechengrundlage dazu hab' ich bisher nicht finden können. Und wenn, würde ich sie wahrscheinlich kaum verstehen. Daraus kamen dann aber die weiteren Gedankengänge, wie das auf die Sonne rückwirkt. Egal kanns ihr ja unmöglich sein, da steht der 1. Hauptsatz gegen.



Warum meinst du bzw. wie kommst du darauf, dass das so sein könnte?
die Frage war wahrscheinlich falsch rum aufgezäumt. Das Magnetfeld war, als sich die Sonne noch schneller drehte wahrscheinlich auch viel stärker.

Der Sinn dahinter: Kann über das Magnetfeld überhaupt genügende schnell, genügend viel Drehimpuls von innen nach außen transportiert werden? Aus einer Kugel muß eine Scheibe werden und die Scheibe muß ans Rotieren kommen.

Natülich kann, nur ich hab' noch überhaupt keinen Plan, wie das genau abläuft. Bisher kann ich eigentlich nur die ursprüngliche potentielle Energie des Systems einigermaßen ausrechnen, und wieviel Drehimpuls das System hat. Aber schon bei der Energie muß ich die Größe des Einzugsgebietes glauben. Ein bischen wärmer als angenommen und schon stimmt noch nicht mal die Größenordnung der Energie.

Vielleicht besser, wenn wir den Teil nur qualitativ beschreiben? Sonst wird daraus noch eine Diplomarbeit. ;)


Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Aus einer Kugel muß eine Scheibe werden und die Scheibe muß ans Rotieren kommen.

Die "Kugel" (Wolkenfragment) rotiert ja von Anfang an, während sie kollabiert (da muss noch kein Drehmoment übertragen werden). Dabei bildet sich eine Scheibe aus, und der grösste Teil der Masse sammelt sich im Zentrum und bildet später die Sonne. Erst hier muss Drehmoment übertragen werden, was zu einer Ausdehnung der Scheibe führt. Aber wie das im Detail geht...
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

keine Frage, das Wolkenfragment, ja die ganze Wolke, die ganze Milchstraße rotieren von Anfang an.

Ich störe mich an Deiner Formulierung:
da muss noch kein Drehmoment übertragen werden
Der vage Zeitpunkt, den Du später im Post nennst,
und der grösste Teil der Masse sammelt sich im Zentrum und bildet später die Sonne. Erst hier muss Drehmoment übertragen werden
ist eindeutig viel zu spät.

Noch nicht einmal die Anfangsphase der Kontraktion der Proto-Sonne allein hätte stattfinden können, wenn nicht schon zu diesem Zeitpunkt Drehimpuls übertragen und abgebaut worden wäre.

Bei den Umlaufentfernungen, die sich für unser Planetensystem eingestellt haben und ihrer Masse, ist trotzdem der Löwenanteil des Drehmomentes des Sonnensystems in den 0,1% Masse der Planeten und nicht in der Sonne. Das kann nur dann möglich sein, wenn vorher für den größten Teil der Masse des Sonnensystems ungeheuer viel Drehimpuls als Wärme abgestrahlt und/oder auf die protoplanetare Scheibe übertragen wurde. Wahrscheinlich für beide Mechanismen muß es Erklärungen geben, die den dazu nötigen Energiefluß zulassen.




Dabei bildet sich eine Scheibe aus
hm, ist das so? So einfach kann ich mir das eigentlich nicht vorstellen. Wie hält dann ein Kugelhaufen seine Form? Warum sollte sich, nur durch Gravitation, Kollision und Massenträgheit, eine Scheibe ausbilden?

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Warum sollte sich, nur durch Gravitation, Kollision und Massenträgheit, eine Scheibe ausbilden?

Genau aus demselben Grund, warum Jupiter eine abgeflachte Form hat - Rotation führt zur "Ausbeulung" in der Äquatorregion, womit sich die rotierende Scheibe abflacht. Wenn die "Ekliptik" (die Äquatorebene der Wolke) dann erst mal dichter ist als der Rest werden Teilchen, die sie durchqueren bevorzugt abgebremst, so dass sich das Material schnell in der Ekliptik sammelt.

Kugelsternhaufen rotieren, soviel ich weiss, nicht, deshalb stellt sich die Frage dort nicht.

So extrem viel Drehimpuls musste auch nicht abgebaut werden: die Rotation der ursprünglichen Scheibe war sehr langsam: deren "verteilter" Drehimpuls wurde einfach konzentriert: kleine Abstände, aber hohe Geschwindigkeiten.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

http://www.windows.ucar.edu/tour/lin...f.html&edu=mid

Zum Thema Magnetfeld leider nicht sehr ergiebig.

Was mich wundert: Die Bezeichnung IMF für Interplanetary Magnetic Field. Für astrophyskalisch orientierte Leute eigentlich eine kaum nachvollziehbare Namensgebung, wo sie doch für Initial Mass Function benutzt wird.


Herzliche Grüße

MAC

PS zum letzten Post komme ich später.
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Naja, die Leute, die sich mit der Initial Mass Function beschäftigen, haben selten mit dem Interplanetary Magnetic Field zu tun... ;)
 
Oben