Astronomie

Gibt es Sterne, die kein sichtbares Licht emittieren?

Gibt es Sterne, die kein sichtbares Licht emittieren?

Gibt es Sterne, die im sichtbaren Teil des EM-Spektrums kein Licht emittieren?


Es gibt zwei mögliche Gründe, warum ein Stern im sichtbaren Teil des Spektrums (selbst mit den stärksten, noch nicht erfundenen Teleskopen) nicht nachweisbar wäre, abgesehen von den trivialen (zu weit entfernt, hinter Staubschirmen versteckt).

  1. Es hat eine zu niedrige Temperatur. Um im sichtbaren Teil des Spektrums nicht viel zu emittieren, muss ein Stern tatsächlich sehr kalt sein, höchstens einige 100 K, wenn die Strahlung hauptsächlich im Infraroten liegt (was noch nachweisbar ist). Per Definition ist ein Stern ein Objekt, das einer Wasserstoffverbrennung (H$ o$He-Fusion) unterzogen wird (oder einer solchen unterzogen wurde). Dies setzt eine untere Massengrenze von 0,08M$_odot$. Alle Objekte dieser Masse (oder mehr), die jemals im Universum gebildet wurden, sind immer noch viel heißer als 100 K. In sehr ferner Zukunft werden jedoch einige "tote" Sterne (ohne verbleibende Fusionsenergiequelle) auf solche Temperaturen abkühlen, darunter auch Weiße Zwerge.

  2. Es hat eine zu hohe gravitative Rotverschiebung, als dass Licht im Sichtbaren erscheinen könnte. Tatsächlich können die sogenannten Schwarzen Löcher mit stellarer Masse (Überreste von Supernova-Explosionen massereicher Sterne) tatsächlich solche Objekte sein: seltsame Sterne, die dichter sind als ein Kern (bestehend aus einem Quark-Gluon-Plasma so dicht wie ein Neutron), aber mit eine so kleine Größe und hohe Masse, dass jede von ihrer Oberfläche emittierte Strahlung um einen Faktor 1000 oder mehr rotverschoben wird.

Betrachtet man also diese (noch hypothetischen) seltsamen Sterne, dann sind dies mögliche Kandidaten.


Vielleicht ein sehr alter Neutronenstern?

Ein Schwarzer Zwerg würde kein sichtbares Licht aussenden, aber dafür ist das Universum nicht alt genug. Selbst die ältesten und kühlsten Weißen Zwerge haben noch eine Temperatur zwischen 2500-4000K (sorry, dass ich mich nicht an die Referenz dafür erinnere).

Braune Zwerge (oder Planemos/Sub-Braune Zwerge) wie WISE 0855-0714 könnten so kühl wie Eis sein. aber sie zählen sowieso nicht als Sterne.


Gibt es unsichtbare Sterne?

Mit unsichtbar meine ich Sterne, die im sichtbaren Teil des Spektrums keine Strahlung emittieren. Gibt es Sterne, die Strahlung mit einer viel niedrigeren oder viel höheren Frequenz als die Frequenz des sichtbaren Lichts aussenden und sie damit unsichtbar machen? Ich bezweifle, dass sie existieren und meine Vermutung ist, dass Sterne in allen Teilen des Spektrums Strahlung aussenden, aber ich habe mich nur gefragt?

/u/Cricket_Proud ist richtig, obwohl es einige Sterne gibt, die sehr kleine Mengen sichtbarer Strahlung aussenden. TRAPPIST-1, der Wirt von 7 terrestrischen Planeten, hat eine Temperatur von nur 2.600 K, was nach dem Wiener Gesetz bedeutet, dass es hauptsächlich im Infraroten emittiert. Seine sichtbare Helligkeit ist 7 höher als seine Infrarotstärke, was bedeutet, dass er im sichtbaren Teil des Spektrums über 600x dunkler ist als im Infrarot (

^^ Das. TRAPPIST-1 ist ein sehr interessanter Stern, da es sich um einen Roten Zwerg handelt, jedoch mit der Leuchtkraft eines Braunen Zwergs (oder eines gescheiterten Sterns). Diese Objekte sind interessant, weil ihre Helligkeit

TRAPPIST-1, der Gastgeber von 7 terrestrischen Planeten, hat eine Temperatur von nur 2.600 K

Dann sollten Sie sich unbedingt die Variablen vom Typ Mira ansehen.

Dies sind riesige veränderliche rote Überriesensterne, die alle ziemlich regelmäßigen Pulsationen unterliegen

400 Tage. Chi Cygni zum Beispiel hat am hellsten eine visuelle Größe von etwa 3 und ist von den Vororten mit bloßem Auge leicht zu erkennen. Warten Sie 200 Tage und es wird auf Helligkeit 14 verblassen, die nur mit einem sehr schönen Teleskop sichtbar ist.

Dies ist ein 25.000-facher Rückgang der visuellen Helligkeit. aber der Abfall der Gesamtleuchtkraft über alle Wellenlängen des Lichts beträgt nur etwa 1/3x. Das liegt daran, dass der Stern selbst mit jeder Pulsation die Temperatur ändert und dabei seine Emission fast vollständig ins Infrarote verlagert.

Der hier vorgeschlagene Mechanismus ist, dass, wenn der Stern am hellsten ist, etwas zu viel Strahlungsdruck nach außen drückt, verglichen mit der Schwerkraft, die nach innen zieht, und der Stern beginnt sich auszudehnen. Wenn es sich ausdehnt, kühlt es von 2800 K auf 2400 K oder noch kühler ab, wodurch es in seiner Atmosphäre Staubmoleküle (einfache Kohlenstoffverbindungen und einige Metalloxide) bilden kann, die sichtbares Licht extrem gut absorbieren und diese Strahlung als Infrarot wieder emittieren. Im Wesentlichen bildet der Stern durch leichtes Abkühlen einen Mantel aus schwarzen Staubwolken, die die Strahlung des Sterns im Infraroten wieder emittieren.

Zu diesem Zeitpunkt hat sich der Stern selbst überdehnt und zu viel abgekühlt. Der Strahlungsdruck ist nun schwächer als die Schwerkraft, und der Stern beginnt sich zusammenzuziehen und erwärmt sich dabei. Der Stern schrumpft und die Temperatur steigt, bis die schwarzen Kohlenstoffwolken verdampfen und die Photosphäre des Sterns freigeben, und er beginnt wieder hell in sichtbaren Wellenlängen zu leuchten, bereit, den Zyklus in den nächsten 400 Tagen zu wiederholen.


Weltraumumgebung

Über der Erde gibt es etwa 6000 Sterne, die mit bloßem Auge gut sichtbar sind. Dennoch wissen wir, dass es Millionen von Sternen im Universum gibt. Da alle Sterne Licht und andere Arten elektromagnetischer Strahlung aussenden und da Licht im Weltraum große Entfernungen zurücklegen kann, warum können wir dann nicht alle Sterne sehen?

Alle Sterne, wie unsere Sonne, senden eine riesige Menge elektromagnetischer Strahlung aus, einschließlich Licht. Dieses Licht breitet sich jedoch mit der Entfernung aus, sodass nur ein winziger Bruchteil uns erreicht. Außerdem ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Sterns die Hauptfarbe des vom Stern ausgesendeten Lichts. Kühlere Sterne geben rötlicheres Licht ab, heißere Sterne geben blaues oder weißes Licht ab. Im Allgemeinen sind Farben wie Weiß oder Blau stärkere Farben (kürzere Wellenlänge, höhere Frequenz) und auf weite Entfernungen leichter zu erkennen als Rot-, Orange- oder Gelbtöne. Außerdem sind einige Sterne einfach größer als andere und senden mehr Licht aus.


Ein Sternenfeld, wie vom Hubble-Teleskop aus gesehen, das verschiedenfarbige Sterne zeigt. Der eingekreiste Stern ist ein weißer Zwergstern, der eine kleine Menge starkes Licht aussendet. Bild vom Space Telescope Science Institute http://oposite.stsci.edu/pubinfo/SubjectT.html

Zusätzlich zu allen Sternen im Weltraum gibt es zwischen uns und den Sternen noch eine Menge anderer Materie, die sogenannte dunkle Materie, die das Sternenlicht blockieren kann. Diese Dunkle Materie kann Nebel enthalten, die aus Gaswolken, interstellarem Staub oder Planeten bestehen.


Ein Blick auf den Orionnebel vom Subaru-Teleskop aus. . Die Sterne dahinter sind, wenn überhaupt, schwach zu sehen. Aus dem Astronomie-Bild des Tagesarchivs der NASA. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap990202.html

Endlich kann Licht durch die Schwerkraft beiseite gezogen werden. Schwarze Löcher, die massive Gravitationszentren sind, haben eine so starke Gravitation, dass sie das Licht selbst anziehen und dort einfangen und es daran hindern, zu uns zu gelangen.


Gibt es Sterne, die kein sichtbares Licht emittieren? - Astronomie

Gibt es grüne Sterne? Wenn nicht warum? Ich weiß, dass die Farbe eines Sterns von seiner Temperatur abhängt. Sterne scheinen in jeder anderen Farbe im sichtbaren Spektrum zu existieren. Warum nicht grün?

Ihre Frage ist gut! Ich habe tatsächlich einmal einen meiner Astronomieprofessoren danach gefragt, denn es stimmt, dass die Farbe eines Sterns von seiner Temperatur abhängt, und es gibt Sterne mit einem breiten Temperaturbereich. Die Antwort ist, dass es grüne Sterne gibt, das heißt, sie emittieren ihre Spitzenstrahlung bei einer Wellenlänge, die wir als grün definieren. Tatsächlich ist die Sonne ein gelb-grüner Stern und liegt daher nahe dieser Temperatur.

Sterne emittieren jedoch Strahlung über einen breiten Wellenlängenbereich, und das menschliche Auge ist am empfindlichsten gegenüber gelber und grüner Strahlung. Wenn ein Stern grün ist, befindet er sich ziemlich genau in der Mitte des sichtbaren Spektrums. Es strahlt stark bei allen sichtbaren Wellenlängen, wobei der größte Teil der Strahlung genau in der Mitte liegt. Wenn wir den Stern betrachten, werden all diese Farben gemischt und das Ergebnis ist die Farbe Weiß. Sie werden also nie einen grün aussehenden Stern durch ein Teleskop sehen.

Es gibt auch violette Sterne, die Spitzenstrahlung im violetten Teil des Spektrums emittieren. Aber wir sehen auch keine lila Sterne, weil das menschliche Auge für blaues Licht empfindlicher ist als für lila Licht. Wenn ein Stern im Violett viel emittiert, strahlt er auch im Blauen, und so sehen diese Sterne für uns blau aus. Deshalb sehen wir für Sterne folgende Farben:
rot
Gelb
Weiß
Blau
wobei Rot die kühlsten Sterne und Blau die heißesten sind.


Gibt es Sterne, die kein sichtbares Licht emittieren? - Astronomie

Gibt es grüne Sterne? Wenn nicht warum? Ich weiß, dass die Farbe eines Sterns von seiner Temperatur abhängt. Sterne scheinen in jeder anderen Farbe im sichtbaren Spektrum zu existieren. Warum nicht grün?

Ihre Frage ist gut! Ich habe tatsächlich einmal einen meiner Astronomieprofessoren danach gefragt, denn es stimmt, dass die Farbe eines Sterns von seiner Temperatur abhängt, und es gibt Sterne mit einem breiten Temperaturbereich. Die Antwort ist, dass es grüne Sterne gibt, das heißt, sie emittieren ihre Spitzenstrahlung bei einer Wellenlänge, die wir als grün definieren. Tatsächlich ist die Sonne ein gelb-grüner Stern und liegt daher nahe dieser Temperatur.

Sterne emittieren jedoch Strahlung über einen breiten Wellenlängenbereich, und das menschliche Auge ist am empfindlichsten gegenüber gelber und grüner Strahlung. Wenn ein Stern grün ist, befindet er sich ziemlich genau in der Mitte des sichtbaren Spektrums. Es strahlt stark bei allen sichtbaren Wellenlängen, wobei der größte Teil der Strahlung genau in der Mitte liegt. Wenn wir den Stern betrachten, werden all diese Farben gemischt und das Ergebnis ist die Farbe Weiß. Sie werden also nie einen grün aussehenden Stern durch ein Teleskop sehen.

Es gibt auch violette Sterne, die Spitzenstrahlung im violetten Teil des Spektrums emittieren. Aber wir sehen auch keine lila Sterne, weil das menschliche Auge für blaues Licht empfindlicher ist als für lila Licht. Wenn ein Stern im Violett viel emittiert, strahlt er auch im Blauen, und so sehen diese Sterne für uns blau aus. Deshalb sehen wir für Sterne folgende Farben:
rot
Gelb
Weiß
Blau
wobei Rot die kühlsten Sterne und Blau die heißesten sind.


Es gibt keine grünen Sterne, aber „grüne Galaxien“ sind real

Einige seltene Galaxien, wie hier gezeigte NGC 5972, zeigen dank der Anwesenheit von doppelt . [+] ionisierter Sauerstoff. Dies erfordert UV-Licht ab Sterntemperaturen von 50.000 K und mehr. Sauerstoff ist das dritthäufigste Element im Universum: etwa 1% aller Atome nach Masse.

NASA, ESA UND W. KEEL (UNIVERSITÄT VON ALABAMA, TUSCALOOSA)

Sterne gibt es in einer Vielzahl von Farben, aber nie grün.

Sterne bilden sich in einer Vielzahl von Größen, Farben und Massen, darunter viele helle, blaue, die . [+] zehn- oder sogar hundertmal so massiv wie die Sonne. Dies wird hier im offenen Sternhaufen NGC 3766 im Sternbild Centaurus demonstriert. Sterne reichen von rot über orange über gelb bis weiß bis blau, aber nicht grün.

Sterne können rot, orange, gelb, weiß oder blau sein: eine spektakuläre, aber unvollständige Farbpalette.

Der offene Sternhaufen NGC 290, aufgenommen von Hubble. Diese hier abgebildeten Sterne können nur die . [+] Eigenschaften, Elemente und Planeten (und potenzielle Lebenschancen), die sie aufgrund all der Sterne haben, die vor ihrer Erschaffung gestorben sind. Dies ist ein relativ junger offener Haufen, wie die massereichen, hellblauen Sterne belegen, die sein Aussehen dominieren. Auch hier gibt es trotz der Vielfalt keine grünen Sterne.

ESA & NASA, ANERKENNUNG: DAVIDE DE MARTIN (ESA/HUBBLE) UND EDWARD W. OLSZEWSKI (UNIVERSITÄT ARIZONA, USA)

Sterne leuchten einfach, weil sie Materie sind, auf eine bestimmte Temperatur erhitzt.

Dieses Farbdiagramm zeigt den sogenannten Farbraum mit den gekrümmten Kanten des Diagramms . [+] zeigt, wie Licht bestimmter Wellenlängen (in Nanometern) dem menschlichen Auge erscheint, während die schwarze Kurve in der Mitte den Farben entspricht, die bei verschiedenen Temperaturen (in Kelvin) erzeugt werden. Beachten Sie, dass die schwarze Kurve zulässigen Sternfarben entspricht.

gemeinfrei / PAR von Wikimedia Commons

Sie emittieren ein breites Lichtspektrum, wobei die spektrale Spitze des Lichts bestimmt, was wir sehen.

Wenn Sie Materie, die nicht intrinsisch leuchtend ist, auf eine bestimmte Temperatur erhitzen, emittiert sie eine . [+] breites Lichtspektrum, bekannt als Schwarzkörperstrahlung. Je heißer die Temperatur, desto blauer wird die Spitze des Lichts. Tritt der Peak jedoch an der Stelle der Farbe Grün auf, wird das menschliche Auge ihn als Weiß wahrnehmen.

E. Siegel / Jenseits der Galaxis

Aber wo „grüne“ Spitzen erscheinen, beobachten wir alle Farben, daher erscheinen sie weiß.

Das (moderne) Morgan-Keenan-Spektralklassifikationssystem mit dem Temperaturbereich jedes Sterns . [+] darüber angezeigte Klasse in Kelvin. Unsere Sonne ist ein Stern der G-Klasse, der Licht mit einer effektiven Temperatur von etwa 5800 K und einer Helligkeit von 1 Sonnenhelligkeit erzeugt. Sterne können eine Masse von bis zu 8 % der Masse unserer Sonne haben, wo sie mit brennen werden

0,01% der Helligkeit unserer Sonne und leben mehr als 1000-mal so lang, können aber auch das Hundertfache unserer Sonnenmasse erreichen, mit der millionenfachen Leuchtkraft unserer Sonne und einer Lebensdauer von nur wenigen Millionen Jahren. Die erste Generation von Sternen sollte fast ausschließlich aus O-Typ- und B-Typ-Sternen bestehen und kann Sterne mit bis zu 1.000+ mal der Masse unserer Sonne enthalten.


Lichtjahre und Sterne

Die meisten Sterne, die am Nachthimmel sichtbar sind, sind Lichtjahre von der Erde entfernt. Das heißt also, dass diejenigen, die sehen können, das Licht vor Tausenden von Jahren ausgesendet haben. Ist es also möglich, dass der Stern gerade nicht vorhanden ist und wir ihn noch Tausende von Jahren sehen werden, da das Licht lange braucht, um unsere Augen zu erreichen?

#2 Dartmann

#3 ChristianG

Noch genauer: Wenn jemand unsere Sonne plötzlich in einen riesigen interstellaren Verkehrszeichenposten verwandeln würde, würde es ungefähr 8 Minuten dauern, bis wir es herausfinden würden. Oder es würde 5 Stunden dauern, bis Pluto herausfindet, ob er als Planet wiederhergestellt wurde. Kein Entkommen der Geschwindigkeitsbegrenzung von 299792458 m/s!

#4 bobzeq25

Ein anderes Beispiel. 1054 sahen wir einen Stern explodieren. Tatsächlich war er mehrere tausend Jahre zuvor explodiert. Wir sehen weiterhin, wie sich die Staubwolke (auch bekannt als "Krabbennebel") ausdehnt, wir sehen uns einen Film an, der Tausende von Jahren alt ist.

Bei dunklem Himmel ist es in einem kleinen Teleskop als Fleck sichtbar.

Eine andere Sache. Wir können tatsächlich ein Relikt des Urknalls "sehen", ein Teil der Wärme ist jetzt Mikrowellenstrahlung, die das gesamte Universum durchdringt. 13 Milliarden Jahre alte Glut von der Explosion. Es war der Beweis dafür, dass es passiert ist, und detailliertes Studium der Glut hat uns viel über das Universum erzählt.

Ausgezeichnetes historisches Buch, sehr lesbar, ein bisschen alt (hat nicht die neueste Wissenschaft, aber ich denke, die Geschichte ist das Interessanteste).

Bearbeitet bobzeq25, 24. Februar 2016 - 10:17.

#5 CP Kuiper

Ein Star kann nicht "jetzt wirklich nicht anwesend sein".

Mit anderen Worten, das Universum ist noch nicht alt genug, damit alte, kleine Sterne genug abgekühlt sind, um keine nennenswerte Wärme oder Licht mehr abzugeben.

Aber Sterne entwickeln sich und sehen dabei anders aus. Wie unterschiedlich sie bei ihrer Entwicklung aussehen werden, hängt davon ab, wie viel Masse sie hatten, als sich der Stern zum ersten Mal bildete.

Sterne mit hoher Masse verbrennen ihren Brennstoff schneller und entwickeln sich schneller als ihre Cousins ​​​​mit geringerer Masse.

Bearbeitet von CP Kuiper, 24. Februar 2016 - 10:23 Uhr.

#6

Und wenn Ihr Kopf noch nicht voll ist mit diesen Begriffen in Bezug auf Zeitskalen von nur wenigen tausend Jahren, bedenken Sie Folgendes:

Vor 1,3 Milliarden Jahren, als das Leben auf der Erde in den einfachsten und grundlegendsten Stadien existierte, kollidierten zwei Schwarze Löcher, die jeweils etwa die 30-fache Masse unserer Sonne hatten, und sandten Wellen durch das Raumgefüge.

Im September 2015--nur TageNachdem die LIGO-Ausrüstung mit voller Kapazität in Betrieb war und in der Lage war, Verzerrungen im Weltraum in der Größenordnung eines Bruchteils des Durchmessers eines Wasserstoffatomkerns zu messen, erreichte dieses Signal die Erde und wurde detektiert. Es wurden Beweise für einen wichtigen Teil von Einsteins Version unserer Realität vorgelegt.

Bereiten Sie sich auf direktere Beobachtungen vor, die bis zu den Ursprüngen unseres Universums vor fast 14 Milliarden Jahren zurückreichen!

#7 bobzeq25

Ein Star kann nicht "jetzt wirklich nicht anwesend sein".

"Ja wirklich?" Es stimmt, dass Materie nicht einfach verschwinden kann. Außer.

Wenn ein Stern für alle praktischen Zwecke ausreichend abkühlt, "verschwindet" er aus unserem Blickfeld.

Wenn es zu einer Nova wird und die resultierenden Trümmer kein Stück haben, das groß genug ist, um die Fusion zu unterstützen, verschwindet es so ziemlich als Stern, obwohl andere Sterne den Staub aufleuchten können (oder auch nicht).

Wenn ein Stern in ein Schwarzes Loch kollabiert, würde ich argumentieren, dass er "nicht vorhanden" ist. <grin> Es ist sicherlich außerhalb unserer Reichweite.

#8 mwas

Hallo,

Die meisten Sterne, die am Nachthimmel sichtbar sind, sind Lichtjahre von der Erde entfernt. Das heißt also, dass diejenigen, die sehen können, das Licht vor Tausenden von Jahren ausgesendet haben. Ist es also möglich, dass der Stern gerade nicht vorhanden ist und wir ihn noch Tausende von Jahren sehen werden, da das Licht lange braucht, um unsere Augen zu erreichen?

Aniket

Ja, es gibt Sterne, die nicht wirklich vorhanden sind.

Es gibt eine Art Supernova, bei der nichts bleibt nach der Explosion, weil alle Atome in alle Richtungen gestreut werden.

Aber wenn die meisten Sterne sterben, hinterlassen sie normalerweise eine Materiekugel, wie zum Beispiel:

Die Kernfusion hat aufgehört und damit auch das sichtbare Licht der Fusion.

Aber Material vom Originalstar wird noch sehr lange da sein.

Schwarze Löcher können andere Sterne "verbrauchen". Der Stern wird verschwunden sein und Teil des Schwarzen Lochs werden.

Ein Stern kann einen anderen Stern verbrauchen. Ein Stern wird weg sein, während der andere Stern an Materie gewonnen hat.

Sehr massereiche Sterne werden in ihrer Nuklearfusions-Phase nur für 1 existieren paar Millionen Jahre.

Sehr kleine Sterne können dauern Billionen Jahre durch ihren Wasserstoff zu verbrennen, dann Helium usw.

Es gibt viele "Sternreste", die wir im sichtbaren Licht nicht mehr sehen können.

Bearbeitet von mvas, 24. Februar 2016 - 12:36 Uhr.

#9 mwas

Ein Star kann nicht "jetzt wirklich nicht anwesend sein".

"Ja wirklich?" Es stimmt, dass Materie nicht einfach verschwinden kann. Außer.

Wenn ein Stern für alle praktischen Zwecke ausreichend abkühlt, "verschwindet" er aus unserem Blickfeld.

Wenn es zu einer Nova wird und die resultierenden Trümmer kein Stück haben, das groß genug ist, um die Fusion zu unterstützen, verschwindet es so ziemlich als Stern, obwohl andere Sterne den Staub aufleuchten können (oder auch nicht).

Wenn ein Stern in ein Schwarzes Loch kollabiert, würde ich argumentieren, dass er "nicht vorhanden" ist. <grin> Es ist sicherlich außerhalb unserer Reichweite.

Nur weil "Fusion aufgehört hat" bedeutet nicht, dass die verbleibende Masse nicht existiert.

Wenn ich meine Taschenlampe ausschalte, ist die Taschenlampe dann noch vorhanden?

Kannst du wirklich argumentieren. die Taschenlampe ist "nicht vorhanden" ?

Schwarze Löcher sind vorhanden, sie haben sowohl Masse als auch Schwerkraft.

Es gibt eine seltene Art von Supernova, bei der nach der Explosion keine Massenkugel existiert.

aber in den meisten Fällen bleibt ein kugelförmiger Materiekörper übrig.

Die Fusion hat möglicherweise aufgehört, aber im Fall eines Weißen Zwergs Star, sichtbares Licht wird weiterhin emittiert.

Daher kann ich argumentieren, dass "Masse vorhanden ist", obwohl die Fusion aufgehört hat.

Ich sehe die ganze Zeit White Dwarf Stars, sie sind "präsent".

Es gibt einen Lebenszyklus für Sterne und ein Teil dieses Lebenszyklus besteht darin, Wasserstoff zu Helium zu fusionieren.

Es gibt eine Vielzahl von Sternen mit einem fast unendlichen Intensitätsbereich sowohl im sichtbaren als auch im unsichtbaren Licht.

Ob Sie einen Stern sehen können oder nicht, bestimmt nicht, ob die Masse des Sterns vorhanden ist oder nicht.

#10 bobzeq25

Wenn ein Baum im Wald umfällt und niemand da ist, um ihn zu hören, gibt es dann ein Geräusch? <grin>

Nach einigen Interpretationen der Quantenmechanik nicht. Der Beobachter ist ein integraler Bestandteil des Systems.

Bearbeitet bobzeq25, 24. Februar 2016 - 14:49 Uhr.

#11 Tony Flandern

Wenn ein Stern für alle praktischen Zwecke ausreichend abkühlt, "verschwindet" er aus unserem Blickfeld.

Stimmt – abgesehen von seinem Gravitationsfeld, das tatsächlich erkannt werden kann, wenn es vor einem anderen, weiter entfernten Stern vorbeizieht. Der resultierende Gravitationslinseneffekt lässt den Hintergrundstern kurzzeitig viel heller erscheinen. Dies ist nicht nur Theorie - es wird ziemlich regelmäßig beobachtet.

Aber der Punkt des früheren Posters ist, dass kein Stern mit normaler Masse (Sonne oder nicht viel mehr) bis zu diesem Punkt Zeit hatte, sich abzukühlen, da das Universum erst 13 Milliarden Jahre alt ist. Sterne sind außerordentlich massereich, daher dauert es Milliarden, wenn nicht Billionen von Jahren, bis ihre Wärme abgebaut ist, selbst wenn sie nicht mehr aktiv produziert wird.

Wenn es zu einer Nova wird und die resultierenden Trümmer kein Stück haben, das groß genug ist, um die Fusion zu unterstützen, verschwindet es so ziemlich als Stern, obwohl andere Sterne den Staub aufleuchten können (oder auch nicht).

Ich vermute, Sie denken an Supernovae, nicht an Novas. Die Überreste einer Supernova sind nie massiv genug, um eine Fusion zu unterstützen. Tatsächlich ist der einzige Grund für die Supernova, dass der Stern den Kernbrennstoff in seinem Kern erschöpft hat.

Seltsamerweise werden Sterne tatsächlich heißer, nicht kühler, wenn die Kernfusion abschaltet. Denn die Fusion ist das einzige, was die Kompressionskraft der Schwerkraft zurückhält, die tatsächlich viel mehr Energie pro Masseneinheit freisetzen kann als die Kernfusion.

Nach heutiger Auffassung sind Supernova-Überreste entweder Neutronensterne oder Schwarze Löcher. Neutronensterne emittieren Strahlung Schwarze Löcher natürlich nicht. Beide sind zumindest zeitweise an ihren indirekten Auswirkungen auf das umgebende Material nachweisbar. Aber es gibt zweifellos viele Supernova-Überreste, die nur durch Gravitationslinsen entdeckt werden können.


Es gibt nur einen Weg, die Lichtgeschwindigkeit zu übertreffen

Hier wird ein Calcit-Kristall mit einem 445 Nanometer arbeitenden, fluoreszierenden und . [+] Anzeige von Doppelbrechungseigenschaften. Im Gegensatz zum Standardbild von Licht, das aufgrund unterschiedlicher Wellenlängen, aus denen das Licht besteht, in einzelne Komponenten zerfällt, hat das Licht eines Lasers alle die gleiche Frequenz, aber die verschiedenen Polarisationen teilen sich trotzdem auf.

Jan Pavelka/Europäischer Wissenschaftsfotowettbewerb 2015

In unserem Universum gibt es ein paar Regeln, die alles befolgen muss. Energie, Impuls und Drehimpuls bleiben immer dann erhalten, wenn zwei beliebige Quanten wechselwirken. Die Physik jedes Systems von Teilchen, die sich in der Zeit vorwärts bewegen, ist identisch mit der Physik desselben Systems, das in einem Spiegel reflektiert wird, wobei Teilchen gegen Antiteilchen ausgetauscht werden, wobei die Zeitrichtung umgekehrt wird. Und es gibt eine ultimative kosmische Geschwindigkeitsbegrenzung, die für jedes Objekt gilt: Nichts kann jemals die Lichtgeschwindigkeit überschreiten und nichts mit Masse kann jemals diese gerühmte Geschwindigkeit erreichen.

Im Laufe der Jahre haben die Leute sehr clevere Schemata entwickelt, um diese letzte Grenze zu umgehen. Theoretisch haben sie Tachyonen als hypothetische Teilchen eingeführt, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten könnten, aber Tachyonen müssen imaginäre Massen haben und existieren physikalisch nicht. Innerhalb der Allgemeinen Relativitätstheorie könnte ein ausreichend verzerrter Raum alternative, verkürzte Pfade schaffen, die das Licht durchqueren muss, aber unser physikalisches Universum hat keine bekannten Wurmlöcher. Und während Quantenverschränkung aus der Ferne „gruselige“ Aktionen erzeugen kann, wird keine Information jemals schneller als Licht übertragen.

Aber es gibt eine Möglichkeit, die Lichtgeschwindigkeit zu übertreffen: Betreten Sie ein anderes Medium als ein perfektes Vakuum. Hier ist die Physik, wie es funktioniert.

Licht ist nichts anderes als eine elektromagnetische Welle mit gleichphasigen oszillierenden elektrischen und magnetischen . [+] Felder senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher das Photon, aber desto anfälliger ist es für Änderungen der Lichtgeschwindigkeit durch ein Medium.

And1mu / Wikimedia Commons

Licht, Sie müssen sich erinnern, ist eine elektromagnetische Welle. Sicher, es verhält sich auch wie ein Teilchen, aber wenn wir über seine Ausbreitungsgeschwindigkeit sprechen, ist es viel nützlicher, es sich nicht nur als Welle, sondern als Welle oszillierender, gleichphasiger elektrischer und magnetischer Felder vorzustellen. Wenn es durch das Vakuum des Weltraums wandert, hindert nichts diese Felder daran, sich mit der Amplitude zu bewegen, die sie natürlich wählen würden, definiert durch die Energie, Frequenz und Wellenlänge der Welle. (Die sind alle verwandt.)

Aber wenn Licht durch ein Medium wandert – d. h. jede Region, in der elektrische Ladungen (und möglicherweise elektrische Ströme) vorhanden sind – stoßen diese elektrischen und magnetischen Felder ihrer freien Ausbreitung auf einen gewissen Widerstand. Von allen Dingen, die sich ändern oder gleich bleiben können, ist die konstant bleibende Eigenschaft des Lichts seine Frequenz, wenn es sich vom Vakuum zum Medium, von einem Medium ins Vakuum oder von einem Medium zum anderen bewegt.

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Wenn die Frequenz jedoch gleich bleibt, bedeutet dies, dass sich die Wellenlänge ändern muss, und da Frequenz multipliziert mit Wellenlänge gleich der Geschwindigkeit ist, muss sich die Lichtgeschwindigkeit ändern, wenn sich das Medium, durch das Sie sich ausbreiten, ändert.

Schematische Animation eines kontinuierlichen Lichtstrahls, der von einem Prisma gestreut wird. Beachten Sie, wie die Welle . [+] Die Natur des Lichts ist sowohl konsistent als auch eine tiefere Erklärung dafür, dass weißes Licht in verschiedene Farben zerlegt werden kann.

Wikimedia Commons-Benutzer LucasVB

Ein spektakulärer Beweis dafür ist die Lichtbrechung beim Durchgang durch ein Prisma. Weißes Licht besteht – wie das Sonnenlicht – aus Licht einer kontinuierlichen, großen Vielfalt von Wellenlängen. Längere Wellenlängen, wie rotes Licht, besitzen kleinere Frequenzen, während kürzere Wellenlängen, wie blaues Licht, größere Frequenzen besitzen. Im Vakuum bewegen sich alle Wellenlängen mit der gleichen Geschwindigkeit: Frequenz multipliziert mit Wellenlänge entspricht der Lichtgeschwindigkeit. Die blauen Wellenlängen haben mehr Energie und daher sind ihre elektrischen und magnetischen Felder stärker als das Licht mit röterer Wellenlänge.

Wenn Sie dieses Licht durch ein dispersives Medium wie ein Prisma leiten, reagieren alle verschiedenen Wellenlängen leicht unterschiedlich. Je mehr Energie Sie in Ihren elektrischen und magnetischen Feldern haben, desto größer ist die Wirkung, die sie beim Durchgang durch ein Medium erfahren. Die Frequenz allen Lichts bleibt unverändert, aber die Wellenlänge von höherenergetischem Licht verkürzt sich stärker als die von niederenergetischem Licht.

Obwohl sich alles Licht durch ein Medium langsamer ausbreitet als ein Vakuum, verlangsamt sich rötliches Licht etwas weniger als blaues Licht, was zu vielen faszinierenden optischen Phänomenen führt, wie der Existenz von Regenbögen, wenn das Sonnenlicht beim Passieren in verschiedene Wellenlängen zerfällt durch Wassertropfen und Tröpfchen.

Wenn Licht vom Vakuum (oder Luft) in einen Wassertropfen übergeht, wird es zuerst gebrochen und dann reflektiert. [+] von der Rückseite ab und bricht sich schließlich wieder ins Vakuum (oder in die Luft). Der Winkel, den das einfallende Licht mit dem austretenden Licht bildet, hat immer einen Spitzenwinkel von 42 Grad, was erklärt, warum Regenbögen immer den gleichen Winkel am Himmel bilden.

KES47 / Wikimedia Commons / Gemeinfrei

Im Vakuum des Weltraums hat Licht jedoch – unabhängig von seiner Wellenlänge oder Frequenz – keine andere Wahl, als sich mit einer einzigen Geschwindigkeit fortzubewegen: der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Dies ist auch die Geschwindigkeit, mit der sich jede Form reiner Strahlung, wie Gravitationsstrahlung, fortbewegen muss, und auch die Geschwindigkeit, mit der sich nach den Relativitätsgesetzen jedes masselose Teilchen bewegen muss.

Aber die meisten Teilchen im Universum haben eine Masse und müssen daher etwas anderen Regeln folgen. Wenn Sie Masse haben, ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer noch Ihre ultimative Geschwindigkeitsbegrenzung, aber anstatt mit dieser Geschwindigkeit reisen zu müssen, ist es eine Grenze, die Sie nie erreichen können, sondern sich ihr nur nähern können.

Je mehr Energie Sie in Ihr massives Teilchen stecken, desto näher kann es sich der Lichtgeschwindigkeit bewegen, aber es muss immer langsamer reisen. Die energiereichsten Teilchen, die jemals auf der Erde hergestellt wurden, die Protonen am Large Hadron Collider sind, können sich im Vakuum unglaublich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen: 299.792.455 Meter pro Sekunde oder 99,999999% der Lichtgeschwindigkeit.

Zeitdilatation (L) und Längenkontraktion (R) zeigen, wie die Zeit langsamer zu laufen scheint und Distanzen . [+] scheinen kleiner zu werden, je näher man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Wenn Sie sich der Lichtgeschwindigkeit nähern, dehnen sich die Uhren in Richtung der Zeit aus, die überhaupt nicht vergeht, während sich die Entfernungen auf ein winziges Maß zusammenziehen.

WIKIMEDIA COMMONS-BENUTZER ZAYANI (L) UND JROBBINS59 (R)

Unabhängig davon, wie viel Energie wir in diese Teilchen pumpen, können wir jedoch nur weitere „9en“ rechts von dieser Dezimalstelle hinzufügen. Wir können nie die Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Oder genauer gesagt, wir können nie die Lichtgeschwindigkeit erreichen In einem Vakuum. Das heißt, die ultimative kosmische Geschwindigkeitsgrenze von 299.792.458 m/s ist für massive Teilchen unerreichbar und ist gleichzeitig die Geschwindigkeit, mit der sich alle masselosen Teilchen fortbewegen müssen.

Aber was passiert dann, wenn wir nicht durch ein Vakuum, sondern durch ein Medium reisen? Wie sich herausstellt, spüren die elektrischen und magnetischen Felder des Lichts, wenn es durch ein Medium wandert, die Auswirkungen der Materie, die es durchdringt. Dies hat den Effekt, dass sich beim Eintritt von Licht in ein Medium sofort die Geschwindigkeit ändert, mit der sich das Licht ausbreitet. Wenn Sie also beobachten, wie Licht in ein Medium ein- oder austritt oder von einem Medium in ein anderes übergeht, scheint es sich zu biegen. Das Licht kann sich im Vakuum zwar uneingeschränkt ausbreiten, seine Ausbreitungsgeschwindigkeit und seine Wellenlänge hängen jedoch stark von den Eigenschaften des Mediums ab, das es durchquert.

Licht, das von einem vernachlässigbaren Medium durch ein dichtes Medium tritt und Brechung zeigt. Licht kommt herein. [+] von unten rechts trifft auf das Prisma und reflektiert teilweise (oben), während der Rest durch das Prisma (Mitte) durchgelassen wird. Das Licht, das durch das Prisma tritt, scheint sich zu verbiegen, da es sich mit einer geringeren Geschwindigkeit ausbreitet als das Licht, das zuvor durch die Luft ging. Wenn es wieder aus dem Prisma auftaucht, bricht es erneut und kehrt zu seiner ursprünglichen Geschwindigkeit zurück.

Wikimedia Commons-Benutzer Spigget

Partikel erleiden jedoch ein anderes Schicksal. Wenn ein hochenergetisches Teilchen, das ursprünglich ein Vakuum durchquerte, plötzlich durch ein Medium wandert, verhält es sich anders als das von Licht.

Zunächst einmal wird es keine sofortige Änderung des Impulses oder der Energie erfahren, da die auf es wirkenden elektrischen und magnetischen Kräfte – die seinen Impuls im Laufe der Zeit ändern – im Vergleich zu dem bereits vorhandenen Impuls vernachlässigbar sind. Anstatt sich augenblicklich zu biegen, wie es Licht scheint, können seine Bahnänderungen nur allmählich erfolgen. Wenn Partikel zum ersten Mal in ein Medium eintreten, bewegen sie sich mit ungefähr den gleichen Eigenschaften, einschließlich der gleichen Geschwindigkeit, weiter wie zuvor.

Zweitens sind die großen Ereignisse, die die Flugbahn eines Teilchens in einem Medium verändern können, fast alle direkte Wechselwirkungen: Kollisionen mit anderen Teilchen. Diese Streuereignisse sind für Experimente der Teilchenphysik von enormer Bedeutung, da die Produkte dieser Kollisionen es uns ermöglichen, das zu rekonstruieren, was sich am Kollisionspunkt ereignet hat. Wenn ein sich schnell bewegendes Teilchen mit einer Reihe stationärer Teilchen kollidiert, nennen wir diese Experimente „Fixed Target“ und sie werden für alles verwendet, von der Erzeugung von Neutrinostrahlen bis hin zur Entstehung von Antimaterie-Teilchen, die für die Erforschung bestimmter Eigenschaften der Natur entscheidend sind.

Hier wird im LUNA-Experiment ein Protonenstrahl auf ein Deuterium-Target geschossen. Die Geschwindigkeit der Kernfusion. [+] bei verschiedenen Temperaturen half, den Deuterium-Proton-Querschnitt aufzudecken, der der unsicherste Term in den Gleichungen war, die verwendet wurden, um die Nettohäufigkeiten zu berechnen und zu verstehen, die am Ende der Urknall-Nukleosynthese auftreten würden. Fixed-Target-Experimente haben viele Anwendungen in der Teilchenphysik.

LUNA-Kollaboration/Gran Sasso

But the most interesting fact is this: particles that move slower than light in a vacuum, but faster than light in the medium that they enter, are actually breaking the speed of light. This is the one and only real, physical way that particles can exceed the speed of light. They can’t ever exceed the speed of light in a vacuum, but can exceed it in a medium. And when they do, something fascinating occurs: a special type of radiation — Cherenkov radiation — gets emitted.

Named for its discoverer, Pavel Cherenkov, it’s one of those physics effects that was first noted experimentally, before it was ever predicted. Cherenkov was studying radioactive samples that had been prepared, and some of them were being stored in water. The radioactive preparations seemed to emit a faint, bluish-hued light, and even though Cherenkov was studying luminescence — where gamma-rays would excite these solutions, which would then emit visible light when they de-excited — he was quickly able to conclude that this light had a preferred direction. It wasn't a fluorescent phenomenon, but something else entirely.

Today, that same blue glow can be seen in the water tanks surrounding nuclear reactors: Cherenkov radiation.

Reactor nuclear experimental RA-6 (Republica Argentina 6), en marcha, showing the characteristic . [+] Cherenkov radiation from the faster-than-light-in-water particles emitted. As these particle travel faster than light does in this medium, they emit radiation to shed energy and momentum, which they'll continue to do until they drop below the speed of light.

Centro Atomico Bariloche, via Pieck Darío

Where does this radiation come from?

When you have a very fast particle traveling through a medium, that particle will generally be charged, and the medium itself is made up of positive (atomic nuclei) and negative (electrons) charges. The charged particle, as it travels through this medium, has a chance of colliding with one of the particles in there, but since atoms are mostly empty space, the odds of a collision are relatively low over short distances.

Instead, the particle has an effect on the medium that it travels through: it causes the particles in the medium to polarize — where like charges repel and opposite charges attract — in response to the charged particle that's passing through. Once the charged particle is out of the way, however, those electrons return back to their ground state, and those transitions cause the emission of light. Specifically, they cause the emission of blue light in a cone-like shape, where the geometry of the cone depends on the particle's speed and the speed of light in that particular medium.

This animation showcases what happens when a relativistic, charged particle moves faster than light . [+] in a medium. The interactions cause the particle to emit a cone of radiation known as Cherenkov radiation, which is dependent on the speed and energy of the incident particle. Detecting the properties of this radiation is an enormously useful and widespread technique in experimental particle physics.

vlastni dilo / H. Seldon / public domain

This is an enormously important property in particle physics, as it’s this very process that allows us to detect the elusive neutrino at all. Neutrinos hardly ever interact with matter at all. However, on the rare occasions that they do, they only impart their energy to one other particle.

What we can do, therefore, is to build an enormous tank of very pure liquid: liquid that doesn’t radioactively decay or emit other high-energy particles. We can shield it very well from cosmic rays, natural radioactivity, and all sorts of other contaminating sources. And then, we can line the outside of this tank with what are known as photomultiplier tubes: tubes that can detect a single photon, triggering a cascade of electronic reactions enabling us to know where, when, and in what direction a photon came from.

With large enough detectors, we can determine many properties about every neutrino that interacts with a particle in these tanks. The Cherenkov radiation that results, produced so long as the particle “kicked” by the neutrino exceeds the speed of light in that liquid, is an incredibly useful tool for measuring the properties of these ghostly cosmic particles.

A neutrino event, identifiable by the rings of Cerenkov radiation that show up along the . [+] photomultiplier tubes lining the detector walls, showcase the successful methodology of neutrino astronomy and leveraging the use of Cherenkov radiation. This image shows multiple events, and is part of the suite of experiments paving our way to a greater understanding of neutrinos.

Super Kamiokande collaboration

The discovery and understanding of Cherenkov radiation was revolutionary in many ways, but it also led to a frightening application in the early days of laboratory particle physics experiments. A beam of energetic particles leaves no optical signature as it travels through air, but will cause the emission of this blue light if it passes through a medium where it travels faster than light in that medium. Physicists used to close one eye and stick their head in the path of the beam if the beam was on, they’d see a “flash” of light due to the Cherenkov radiation generated in their eye, confirming that the beam was on. (Needless to say, this process was discontinued with the advent of radiation safety training.)

Still, despite all the advances that have occurred in physics over the intervening generations, the only way we know of to beat the speed of light is to find yourself a medium where you can slow that light down. We can only exceed that speed in a medium, and if we do, this telltale blue glow — which provides a tremendous amount of information about the interaction that gave rise to it — is our data-rich reward. Until warp drive or tachyons become a reality, the Cherenkov glow is the #1 way to go!


If Brown Isn’t a Color, What Color are Brown Dwarfs?

We’ve talked about brown dwarfs here on Universe Today for years and years. These are the “failed stars” objects with too little mass to fully ignite nuclear fusion in their cores. Instead of blazing with red, yellow or the white light of our own stars, they’re heated by the gravitational collapse of material. They’re called brown dwarfs, but you might be surprised to know that they aren’t actually brown. In fact, it’s impossible to have brown light. So what color are they?

The term “brown dwarf” was originally coined by Jill Tarter in 1975 to describe these objects, and there were other suggestions for names, like planetar and substar. But the name “brown dwarf” stuck. And here’s the problem, as described by Jill Tarter, “it was obvious that we needed a color to describe these dwarfs that was between red and black. I proposed brown and Joe (Silk) objected that brown was not a color.”

Not for astronomers. When they consider the color of a star, astronomers are talking about the wavelength of the light being emitted. Stars emit light at various wavelengths, and whatever photons are mostly being emitted are what we see. Yellow stars emit primarily yellow photons, red stars emit mostly red photons, etc. But you can’t have a star emit brown photons because the “color” brown is a de-saturated yellow. Brown dwarfs can’t be brown because it’s impossible to emit brown light. So what color are they?

Dr. Kenneth Brecher is a professor at Boston University and the primary investigator for Project LITE. This is a research project that uses a variety of experiments to understand how people see color. I highly recommend you check out the Project LITE website and take a look at the Flash experiments they have available. You’ve probably seen some of these optical illusions in the past, where spinning wheels of black-and-white can actually create different colors in our brains. Brecher demonstrated one of these color wheels for me – it’s a CD that can spin like a top. At rest, you see black-and-white, and then spin up the disk and you can see red, green and blue. Very cool stuff (totally unconnected from the color of brown dwarfs).
The color of a brown dwarf
Brecher did a presentation at the American Astronomical Society Meeting about the actual color of brown dwarfs. He even had a flashlight that shines a light the color of brown dwarfs. Unfortunately, I didn’t catch a photo of it, but check out Nature’s blog, they got one. It’s sort of a dull orange color. But here’s the cool part. There’s no way to actually see the color of a brown dwarf unless you’re having the photons strike your eyeballs.

All you color theory folks might want to know the hexidecimal code: EB4B25. And here are the RGB values: R-235, G-75, B-37

So what color would an isolated brown dwarf look like? Dr. Brecher had a slide in his presentation that shows the color – we’ve extracted it and made it bigger. I think it looks kind of reddish orange, but then color is in the eye of the beholder.


How Do We Find Black Holes When They Emit No Light?

Don't look for the black hole. Look for everything getting sucked into the black hole.

For a phenomenon so widely discussed in research and pop culture, scientists still know very little about black holes. While astronomers are practically certain that black holes exist, it's not easy to spot something that emits no light. A great new episode of PBS Space Time breaks down the clever ways that astrophysicists can locate and "see" black holes.

Even though black holes don't emit any light, they do have material surrounding them that does. Like everything else in the universe, black holes exist with neighbors&mdashalbeit neighbors that they are consuming. When nearby gas gets sucked into a black hole, it still has to travel from its point of origin to its final resting place. It does so quickly and without delay, and if there is a lot of matter then it starts to build up like a traffic jam.

Like any traffic jam, even one on the road to annihilation, things start to heat up. With the kinetic energy of the matter smashing into each other, we get something visible, what we call an accretion disk. If enough material builds up, and enough energy and light is released from the volatile accretion disk, then it is known as a quasar.

Accretion disks are the oldest known things to exists in the universe, give or take a random gamma-ray burst. The Hubble Telescope has spotted some that scientists believe to be at least 13 billion years old, almost as old as the universe itself. But as the matter surrounding a black hole gets devoured, the pressure weakens, and the light gradually fades. Again, like any traffic jam, things eventually clear up.