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Star Trek

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Majoron
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Star Trek

Beitrag von Majoron » 28. Sep 2012, 18:09

Qapla´ verehrte Anwesende!

diesmal eine Star Trek-Folge aus der Serie Deep Space Nine (nein, nicht gleich aufheulen, erst mal weiterlesen!), genauer um die physikalischen Hintergründe aus DS9_Rätselhafte Fenna. Folgende Nebnhandlung:
"2370 nimmt Professor Gideon Seyetik ein Shuttle beladen mit "Protomaterie" (eine mysteriöse ST-Substanz, eine instabile Materieform, über die nur wenig bekannt ist) und fliegt damit in den toten Stern Epsilon 119 (ein Weißer Zwerg), im Versuch ihn neu zu entzünden."
Aufbau eines Weißen Zwerges
Normalerweise besitzen Weiße Zwerge einen Kern aus Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O), dann folgt eine dünne Schicht aus Helium und eine noch dünnere aus Wasserstoff; der C-O-Kern macht über 90 % der Masse des Zwerges aus. Weiße Zwerge mit weniger als 0,5 Sonnenmassen haben dagegen nur einen Heliumkern und eine Schicht aus Wasserstoff. Es gibt aber auch massereiche Zwerge, die stattdessen komplett aus Eisen (Fe) bestehen.
Bei einem "toten Stern" wird es sich wohl um einen Stern handeln, der nicht mehr leuchtet, da in ihm keine Kernfusionsprozesse mehr ablaufen. Streng astronomisch gesehen, müßte es sich dann aber um einen schwarzen Zwerg handeln, der entsprechend ausgekühlt ist und entweder aus C und O (und Elektronen) o. aus Eisen (und Elektronen) besteht und der durch den fermionischen Entartungsdruck der Elektronen vor dem Gravitationskollaps stabilisiert wird. Damit Epsilon 119 wieder zum Leuchten gebracht werden kann, müßte er also ein weißer Zwerg sein, dessen He und H man durch folgende Maßnahmen wieder entzünden könnte:
Stellarforming eines Weißen Zwerges zu einem gelben Hauptreihenzwerg (Blue Straggler)
- durch Gamma-Laser (GRASER)
- Antimaterie, magnetische Monopole, WIMPS & Anti-WIMPS
- Kernfusionsbomben (z.b.Wasserstoffbomben)
- Mini-SL (Akkretion, Superstrahlung)
- subatomare Katalysatoren (vgl. Katalysatoren in der Chemie)
- Tunneleffekt
- Femtotechnologie (Technologie nicht auf Ebene der Moleküle und Atome, sondern auf subatomarer Teilchenebene)
Es ist aber auch denkbar, Epsilon 119 zu einer Antimaterie-Kunstsonne zu machen; er würde dann nicht aufgrund von Fusionsprozessen leuchten, sondern aufgrund von Annihilation, also Zerstrahlung.
Noch eine Bemerkung zur "Proto-Materie": Die uns bekannte Materie besteht hauptsächlich aus Baryonen und Elektronen, die Baryonen wiederum aus up- und down-Quarks. Wie die Vorsilbe "Proto" schon andeutet, sollte es sich dabei um eine bzw. die erste o. ursprüngliche MAterie handeln; nach dem Urknall-Standardmodell könnte es sich dabei um X-Teilchen o. um das Quark-Gluon-Plasma handeln, also um Materie, die es noch vor der baryonischen Materie gab und entsprechend rudimentär und primitiv war (wie es mit Prototypen so ist). Die Antwort auf die Frage nach dem Ur-Element dagegen läßt sich mit "H", mit Wasserstoff beantworten (Siehe Hoimar v. Ditfurth: "Im Anfang war der Wasserstoff"), da H das einfachste Element ist; es besteht nur aus einem Proton im Kern und einem Elektron in der Hülle. Deuteron und Triton sind H-Isotope mit 1 bzw. 2 Neutronen im Kern.
Dunkle Materie dagegen ist nichtbaryonisch; Dunkle Energie besteht aus "Gott weiß was" o. könnte eine Eigenschaft der Raumzeit sein?

vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit & VG

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gravi
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Re: Star Trek

Beitrag von gravi » 28. Sep 2012, 18:48

Kurze Anmerkung:
Weiße Zwerge, die ausschließlich aus Eisen bestehen, existieren nicht. Nur sehr massereiche Sterne können einen Eisenkern erbrüten, der am Ende zum Neutronenstern oder Schwarzen Loch implodiert. Weiße Zwerge sind stets die Endstadien relativ massearmer Sterne, die lediglich noch ihr Helium fusionieren konnten. Erst oberhalb von 1,4 Sonnenmassen des Kerns kann der Kohlenstoff in einem sog. Flash zünden - der Stern endet dann aber nicht mehr als Weißer Zwerg.

So dürfte es auch schwierig sein, aus einem WZ wieder einen Hauptreihenstern zu machen. Dazu müsste man ihn mit Materie füttern (Wasserstoff, Helium). Wenn aber seine Masse über etwa 1,46 Sonnenmassen angewachsen ist, zündet der Kohlenstoff und es wird tatsächlich bis hin zum Eisen fusioniert. Das ist dann aber nur ein sehr kurzer Vorgang, denn der WZ vergeht in einer SN I, was ein ziemlicher Bumms ist...

Gruß
gravi
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Majoron
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Re: Star Trek

Beitrag von Majoron » 30. Sep 2012, 17:50

gravi hat geschrieben:Kurze Anmerkung:
Weiße Zwerge, die ausschließlich aus Eisen bestehen, existieren nicht. Nur sehr massereiche Sterne können einen Eisenkern erbrüten, der am Ende zum Neutronenstern oder Schwarzen Loch implodiert. Weiße Zwerge sind stets die Endstadien relativ massearmer Sterne, die lediglich noch ihr Helium fusionieren konnten. Erst oberhalb von 1,4 Sonnenmassen des Kerns kann der Kohlenstoff in einem sog. Flash zünden - der Stern endet dann aber nicht mehr als Weißer Zwerg.

So dürfte es auch schwierig sein, aus einem WZ wieder einen Hauptreihenstern zu machen. Dazu müsste man ihn mit Materie füttern (Wasserstoff, Helium). Wenn aber seine Masse über etwa 1,46 Sonnenmassen angewachsen ist, zündet der Kohlenstoff und es wird tatsächlich bis hin zum Eisen fusioniert. Das ist dann aber nur ein sehr kurzer Vorgang, denn der WZ vergeht in einer SN I, was ein ziemlicher Bumms ist...

Gruß
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Hallo Gravi, bitte siehe hier:
http://www.wissenschaft-online.de/astro ... _w.html#wz

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Re: Star Trek

Beitrag von gravi » 30. Sep 2012, 19:27

Danke für Deinen Hinweis, Du siehst mich allerdings sehr erstaunt!
Ich jedenfalls kenne kein Szenario, in welchem ein massereicher Stern seine Hülle abwirft und den Eisenkern frei legt.
Normalerweise ist es so, dass nach Fertigstellung des Eisenkerns dieser durch den Druck der darüber liegenden Schichten noch weiter komprimiert wird, wodurch er entweder zum Neutronenstern mutiert, zum SL oder gar in einer Paarinstabilitäts- SN völlig zerstört wird.

Als, das muss Andreas mal klarstellen...!

Gruß
gravi
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Re: Star Trek

Beitrag von gravi » 2. Okt 2012, 18:21

... hat er inzwischen dann auch gemacht!
Ein wenig schleierhaft und noch völlig unsicher ist die Existenz der Fe- Weißen Zwerge durchaus noch, aber ich bin erstaunt, dass diese auch nicht auszuschließen sind. Hier die Antwort von unseren Ray, der die Veröffentlichung hier ausdrücklich genehmigt:
Das Standardszenario sind natürlich die massearmen Sterne wie die Sonne die C-O-Weiße Zwerge hervorbringen. Sterne bis acht Sonnenmassen produzieren O-Ne-Mg-Sternkerne und enden als Typ-II-SN mit Neutronenstern (siehe Buch "Supernovae und kosmische Gammablitze" von Hans-Thomas Janka - wird Ihnen sehr gefallen, falls Sie es nicht schon kennen).


Die Natur ist natürlich breiter diversifiziert, als wir es mit unserem Schubladendenken gerne hätten. So ist es denkbar, dass ein massereicher Stern einen Eisenkern produziert, dieser aber nicht in einer SN explodiert und zum Neutronenstern wird, weil das Gebilde unterhalb der Chandrasekhar-Masse bleibt. Solche "Fe-Weißen Zwerge" (Fe white dwarfs) sind etwas ganz anderes, als die Standardzwerge am Ende sonnenartiger Sterne, aber theoretisch möglich. Astronomische Beobachtungen mit dem Astrometrie-Satelliten Hipparcos deuteten auf diesen neuen Zwergtypen hin.


In der Literatur führen sie meines Wissens ein Schattendasein (was die Wissenslücke erklären würde) und werden in der Wikipedia ebenfalls nicht erwähnt. Es wurde bei einigen astronomischen Quellen versucht, sie mit Fe white dwarfs in Verbindung zu bringen (z. B. ProcyonB, EG50, GD140), aber meines Wissens ohne wirklich einen überzeugenden Kandidaten gefunden zu haben.


Einen Eindruck über diese Problematik vermittelt dieses Paper auf S. 13, rechts oben, wo ebenfalls zur Vorsicht geraten wird:

http://arxiv.org/pdf/0806.1129.pdf

oder auch die Besprechung dieser Abbildung, wo die oben genannten Kandidaten mit einer Fe WD Kurve gefittet werden:

http://iopscience.iop.org/0004-637X/530 ... 8.fg7.html



Vielleicht kommen wir demnach auch ganz gut ohne Fe white dwarfs aus.


Beste Grüße,
Andreas Müller
Tja, man lernt doch immer noch dazu...

Netten Gruß
gravi
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deltaxp
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Re: Star Trek

Beitrag von deltaxp » 3. Okt 2012, 08:45

in der tat, das wusste ich auch noch nicht. hört sich für mich nach einem sehr viel selteneren phänomen an als die "normalen" c-o-zwerge.

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