Auf der Suche nach den ältesten Sternen (German Edition)

Sonne haben. So kann abgeleitet werden, dass die Turn-off-Sterne wahrscheinlich etwa 0,6 und die Roten Riesen etwa 0,8 Sonnenmassen besitzen.
    Abbildung 4.8 zeigt die Vielfalt der bekannten metallarmen Hauptreihensterne, der Sterne, die schon von dort abgebogen sind, sowie die Roten Riesen. Da die Hauptreihe die bei weitem längste Entwicklungsphase eines Sterns ist, würde man dementsprechend erwarten, dass die meisten bekannten Sterne Hauptreihensterne sind. Dennoch zeigt sich ein anderes Bild. Es wurden mehr Rote Riesen als Hauptreihensterne mit hochauflösender Spektroskopie detailliert untersucht. Wie kann das sein?
    Diese Tatsache spiegelt einen wichtigen Auswahleffekt wider. Rote Riesen leuchten heller als Hauptreihensterne, denn sie befinden sich weiter oben im Hertzsprung-Russell-Diagramm. Dieses Verhalten ist unabhängig davon, ob der Beobachter oder der Theoretiker das Hertzsprung-Russell-Diagramm erstellt. Diese höhere Leuchtkraft bedeutet, dass ein Riese, selbst wenn weit entfernt, im Vergleich zu einem Hauptreihenstern immer noch beobachtet werden kann. Und je weiter entfernte Sterne beobachtet werden können, desto größer ist die Chance, besonders metallarme Sterne zu finden. Und das ist ja genau das Ziel der Stellaren Archäologie. Deswegen werden also wesentlich mehr metallarme Rote Riesen als Hauptreihensterne beobachtet und dann analysiert. Diese Art der Analyse wird in Kapitel 7 beschrieben.
    Die Roten Riesen haben noch einen anderen Vorteil. Bei der Suche nach metallarmen Sternen muss die Sterntemperatur berücksichtigt werden. Denn bei gleicher Metallizität sind die Absorptionslinien, die im Sternspektrum gemessen werden sollen, in kühlen Roten Riesen stärker ausgeprägt als in einem wärmeren Hauptreihenstern. Das ist besonders für die metallärmsten Sterne wichtig. Denn die sowieso schon schwachen Linien versinken schnell im Rauschen und werden somit als solche unkenntlich. In einem Roten Riesen geschieht dies aber erst bei wesentlich geringeren Metallizitäten, so dass sich die Spektren dieser Objekte oft als einfacher vermessbar erweisen. Somit ist es letztendlich vielversprechender und effizienter, sich aus seiner Kandidatenliste Rote Riesen für die nächste Beobachtung auszusuchen und die Hauptreihensterne auch mal links liegenzulassen.
    Die Position der metallarmen Sterne im Hertzsprung-Russell-Diagramm gibt an, in welcher Entwicklungsphase sich jeder Stern befindet. Dieses Wissen ist wichtig, um abschätzen zu können, ob die Zusammensetzung der Sternoberfläche vom Stern selbst eventuell verändert worden ist. Denn das Ziel der Stellaren Archäologie ist es, die chemischen Zustände kurz nach dem Urknall zu untersuchen. Die metallarmen Sterne dienen dabei als langfristige Träger dieses frühen Materials, denn auch heute noch gleicht ihre Oberflächenzusammensetzung der Zusammensetzung der Gaswolke zur Zeit ihrer Sterngeburt im frühen Universum. Eine direkte Konsequenz dieser zentralen Voraussetzung ist, dass alle Prozesse, die die chemische Zusammensetzung der Sternoberfläche verändern, den jeweiligen Stern für die Stellare Archäologie unbrauchbar machen. Denn dann können keine korrekten Schlüsse auf die frühzeitlichen chemischen Bedingungen gezogen werden.
    Auf dem oberen Ende des Riesenastes haben die Sterne schon angefangen, Material aus ihrem Inneren durch Mischungsprozesse an die Oberfläche zu spülen. Häufigkeitsanalysen solcher Sterne zeigen diese Veränderungen in der Tat meist sehr deutlich und sind wichtig für unser Verständnis der Sternentwicklung und der dazugehörenden Nukleosyntheseprozesse. Dies sind genau die Sterne, die wir in der Stellaren Archäologie vermeiden wollen.
    Es ist also eine wichtige Aufgabe festzustellen, wie weit oben ein Roter Riese auf dem Riesenast denn nun sitzt. Die Position eines Sterns im Hertzsprung-Russell-Diagramm wie das in Abbildung 4.8 hilft dabei. Im Gegensatz zu noch kühleren Riesen sind alle dortigen Roten Riesen von dieser »Selbstanreicherung« der Oberfläche erst wenig betroffen. Aus diesem Grund sind Sterne, die in ihrer Entwicklung noch nicht so weit vorangeschritten sind, für die Stellare Archäologie am besten: Hauptreihensterne und nicht zu kühle Rote Riesen.
    Neben dem internen Mechanismus der Oberflächenveränderung gibt es aber auch externe Möglichkeiten, die die Zusammensetzung einer Sternoberfläche verändern können. Sowohl Hauptreihensterne wie auch Riesen sind davon betroffen, und das