Wieso stoppt die Fusion bei kollabierenden Sternen

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Janus

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Hallo,

ein Stern kollabiert nicht, solange er durch seine Kernfusion genügend Strahlungsdruck erzeugen kann, die dem Gravitationsdruck entgegenwirkt.

Früher oder später ist der Wasserstoff aufgebraucht. Dann beginnt er schwerere Elemente zu fusionieren. Wenn ich mich richtig erinnere, wird dann sogar mehr Strahlungsdruck erzeugt, als durch die Wasserstoffusion, was zum vorübergehenden aufblähen des Sternes kurz vor seinem Ende führt. Reicht die Materie dann nicht mehr aus um einen hinreichend großen Gravitationsdruck für die Kernfusionen schwerer Elemente zu erzeugen, bleibt ein weißer Zwerg oder Neutronenstern übrig .

Wenn aber die Masse des Sterns groß genug ist, kollabiert dieser zu einem schwarzen Loch.
Aber warum erzeugt er nicht immer noch schwerere Elemente, die dann einen ausreichenden Strahlendruck aufbauen könnten ?

Das schwerste natürlich vorkommende Element ist Plutonium (Ordnungszahl 94), wenn ich es richtig deute. Es wurden allerdings schon schwerere Elemente künstlich erzeugt, die noch nicht einmal einen Namen haben (Ordnungszahl 118).

Warum hört die Kernfusion hier auf ?

Je kleiner das Volumen des Sterns wird, desto größer sollte doch der Gravitationsdruck sein (liegt hier schon mein Denkfehler? <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/crazy.gif" alt="" /> ), desto schwerere Elemente müßte er doch dann durch Fusion erzeugen und damit einen größeren Strahlungsdruck erzeugen können. So würde es zu keinem Kollaps des Sterns zu einem SL kommen.

Denkt man das Szenario weiter, sollte er statt dessen immer mehr Materie zerstrahlen, bis nur noch so viel übrig bleibt, das er als weißer Zwerg oder bestenfalls als Neutronenstern sein dasein fristet

Warum nur stoppt die Kernfusion ?

Fusionierte Grüße
Uwe





 
Zuletzt von einem Moderator bearbeitet:
Hallo Uwe,

durch Fusion kann ein Stern höchstens Eisen erzeugen. Denn beim Eisenkern ist die Bindungsenergie je Kernteilchen (Proton, Neutron) am kleinsten. Daher wird Energie frei, wenn leichtere Kerne zu höchstens Fe fusionieren.

Jenseits vom Eisen ist die Reaktion endotherm; man müßte den Kernteilchen Energie zuführen, damit sie weiter fusionieren können. Das tut man in Beschleunigeranlagen, wo man Teilchen mit hoher Geschwindigkeit kollidieren läßt. Da liefert die kinetische Energie dann die nötige Energie dafür.

In Sternen funktioniert das nicht. Denn der Gravitationsdruck und die durch gravitative Kontraktion bewirkte Temperaturerhöhung reichen nicht aus, um Kerne jenseits vom Eisen zur Fusion zu bringen. Daher hört das Schalenbrennen mit der Erzeugung von Eisen auf.

Allerdings: In Supernovae prallen die Kerne mit solcher Wucht aufeinander, daß dasselbe geschieht, wie in einem Beschleuniger. Jeder natürlich vorkommende schwere (will sagen: > Fe) Atomkern ist Zeuge eines Supernova-Ereignisses!

Gruß, mike
 
Hallo Janus,

ich kann zwar spontan nicht mit irgendwelchen Formeln und Graphiken um mich werfen. Aber durch die gravitational gestützte Kernfusion können nur Elemente bis zum Eisen erzeugt werden. Nur bis zu diesem Element kann noch unter Energiegewinn fusioniert werden. Alle anderen Elemente entstehen durch die gigantischen Explosionen von Supernovae, deren Energie ausreichen, auch schwerere Elemente zu erzeugen.

Die Fusion stoppt also dann, wenn die zu fusionierenden Elemente keine Energie mehr liefern.

Viele Grüsse
Jens
 
Hallo Mike,

na gut. Warst Du halt schneller... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" />

cs Jens
 
Hallo,

danke euch beiden für die Antworten. Wußte noch gar nicht, daß z.B. Plutonium nur bei einer Supernova entsteht.

Auch wenn ich nicht an die Richtigkeit eurer Antwort zweifle, so kann ich immer noch nicht nachvollziehen, warum die Fusion beim Fe stoppt. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/frown.gif" alt="" />

Der Gravitationsdruck müßte vom Stern zum SL, doch größer und größer werden. Die dabei auftretenden Kräfte dürften die einer Supernova sogar übersteigen. Schließlich beträgt die Beschleunigung aufgrund der Gravitation bei einem SL letztendlich Lichtgeschwindigkeit, und schneller geht es nun mal nicht, da kommt auch keine Supernova mit, denk ich mir zumindest.

Vielleicht bin ich auch zu anspruchsvoll...hm....werde wohl noch ein wenig schmökern...

Ciao
Uwe
 
Vielleicht ist es ja so, dass auch *alle* Elemente größer Fe (Ordnungszahl) kurzzeitig in dem kollabierenem Stern enstehen, diese Materieansammlung aber dann zu Neutronen-Masse wird die schließlich auch 'verschwindet', so dass nur noch ein Energiefeld in Form eines Gravitationsfeldes übrigbleibt. Also existieren alle Elemente nach dem Eisen nur sehr kurz in dem kollabierenden Stern.
Daher stoppt meiner Ansicht nach die Kernfusion erst, wenn Neutronenstern-Materie entstanden ist, wobei diese dann ja bei einer bestimmten Größe (SL) auch untergeht. Das ganze hier ist aber mehr Spekulation und Glauben, denn abschließende Erkenntnisse zu diesem Themenkomplex gibt es ja leider noch nicht.

Übrigens ist Plutonium ein rein *künstliches* Element. Kommt in der Natur jedenfalls nicht vor. (Wenn es an der kurzen Halbwertszeit liegt, dann kann es natürlich auch mal entstanden sein, das müsstes du mal nachlesen.)
 
Re: Wieso stoppt die Fusion bei kollabierenden Ste

Hallo

Plutonium ist nicht rein künstlich:
http://www.restena.lu/ddnuc/COURS/element/actin.htm

Bitte bis Plutonium scrollen. Man war 1941 noch gar nicht in der Lage Elemente künstlich herzustellen. Einige der Plutonium-Isotope werden allerdings künstlich hergestellet, das ist schon richtig...

Bis denne

sierrrra
 
Yippppppiiiiiieeehhhhhh Juchuuuuuuhhhhhhh Yaaaaaaaaeeeeeehhhh

Bin fündig geworden...hab hier eine für mich nachvollziehbare Erklärung. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" />

Folgende stark gekürzte Schilderung hab ich in einem guten alten Buch gefunden (nicht im Internet), allerdings ging es hierbei ursprünglich um einen ganz anderen Sachverhalt. Aber ich denke es paßt trotzdem:

Wie oben bereits gesagt muß mit steigendem Gravitationsdruck auch der Strahlungsdruck steigen , damit der Stern nicht zu einem SL kollabiert, weshalb auch immer schwerere Elemente fusioniert werden.

Gemäß der Relativitätstheorie ist Energie äquivalent zur Masse. Das bedeutet das auch Kräfte Gravitation ausüben. Die Folge ist, je größer der Strahlungsdruck und damit die aufgewandte Kraft wird, desto mehr trägt der Strahlungsdruck selber dazu bei, daß die Gravitation steigt. Ein Teufelskreis! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" /> Ab einem gewissen Punkt (vermutlich wenn er Fe (Eisen) durch Kernfusion erzeugt hat) besiegt sich der Strahlungsdruck dann sozusagen selbst.

Deshalb hat ein Stern dann keine Chance mehr noch schwerere Elemente zu "Verbrennen", es kommt zu Kollaps.

Gruß
Uwe
 
Zu früh gefreut !

Hallo!

Leider verloren:

"Die Folge ist, je größer der Strahlungsdruck und damit die
aufgewandte Kraft wird, desto mehr trägt der Strahlungsdruck
selber dazu bei, daß die Gravitation steigt" <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/ooo.gif" alt="" />

Die Photonen die zum Strahlungsdruck Beitragen kommen ja aus der
Bindungsenergie der Atomkerne, nachdem eine Exotherme Kernreaktion
stattgefunden hat ist der resultierende Kern leichter als die
beiden Ausgangskerne. Die Mssendifferenz entspricht genau der
freiwerdenden Energie nach der Formel E=mc^2:

A+B -> C + Energie

Masse(A) + Masse(B) = Masse(C) + Energie/c^2

A,B: Ausgangskerne
C: Endprodukt
c: Lichtgeschwindigkeit

Die Masse die die Photonen "besitzen" war also schon
immer in dem Stern vorhanden.

Mehr dazu hier:
http://www.usm.uni-muenchen.de/people/gehren/vorlesung/ps/nukleosynthese.pdf

Bruno

P.S.: Im inneren von Sternen ist nicht nur "Strahlungsdruck"
wichtig sondern auch Gasdruck.

Bruno
 
Hallo Bruno,

danke für deine Antwort, bzw. auch für deine einleuchtende Erklärung dazu!
Sie klingt logisch. ..grumpf...

M_Hammer_Kruse und JensR haben weiter oben ja eigentlich schon die Erklärung warum die Fusion stoppt geliefert. Vermutlich hatte ich es ignoriert, weil ich es nicht so ganz verstanden habe bzw. immer noch nicht wirklich verstehe.

Werde mich wohl mit den Kernfusionsprozessen mehr beschäftigen müssen.

So ein Forum ist doch klasse. Es holt ein immer wieder auf den Boden der Tatsachen zurück. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" />

Gruß
Uwe
 
Hallo Janus, es ist ja zum Beispiel auch interessant zu wissen, dass (unter anderem) all das Gold, das auf unserer Erde und in unserem Körper (nicht nur in Goldzähnen) zu finden ist von lange zurückliegenden Supernovae stammt. Siehe dazu die Sendung "Woher kommt unser Gold?" aus der Alpha Centauri-Reihe des bayarischen Fernsehens mit Professor Lesch von der Uni München. Sehr empfehlenswert der Mann.

Gruß Hüpenbecker <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/laugh.gif" alt="" />
 
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