Astro-Lexikon H 1

H
A-Z

Als Hadronen bezeichnet man alle Teilchen, die aus Quarks bestehen. Unterklassen der Hadronen sind die Mesonen und Baryonen.
Seit 2003 kennt man überdies - experimentell gesichert - Tetraquarks, die aus vier Quarks und Pentaquarks, die aus fünf Quarks bestehen. Die Teilchenphysiker bezeichnen sie auch als baryonische Resonanzen, und man kann sie als molekülartige Meson-Meson- bzw. Baryon-Meson-Systeme auffassen.

Die Hadronen-Ära kennzeichnet eine bestimmte Entwicklungsphase im Universum und liegt damit im Interessensgebiet der Kosmologie. Hadronen sind Teilchen, die aus Quarks zusammengesetzt sind. Diese Grundbausteine der Materie bildeten sich in der Quark-Ära, die der Hadronen-Ära voranging.

Wann war's?

Zeitlich ist die Hadronen-Ära auf ein Zehntel Millisekunden (10^-4 s) nach dem Urknall einzuordnen. Die Vernichtungsstrahlung am Ende der GUT-Ära hatte zu einem 'Strahlenmeer' an Photonen geführt. Doch die minimale Asymmetrie an den Mengen von Materie zu Antimaterie ließ einen kleinen, aber entscheidenden Anteil von Urmaterie in Form von Quarks und Leptonen übrig.

Aus freien werden im Hadron gefangene Quarks

Anfangs waren die Quarks noch frei. Doch etwa 10^-5 Sekunden nach dem Urknall war das Milieu mit etwa 10¹² Kelvin oder 200 MeV 'kalt' genug, dass die freien Quarks des Quark-Gluonen-Plasmas zu Hadronen 'kondensierten' (engl. hadron freezeout). An die Hadronen-Ära schließt sich die primordiale Nukleosynthese an. In dieser Phase bildeten sich aus den einfachen Hadronen wie Proton und Neutron (siehe Nukleonen) sowie die leichten Atomkerne Wasserstoff, Deuterium, Helium und Lithium.

Dieser Formalismus ist ein Konzept der klassischen und relativistischen Mechanik und bei der Behandlung allgemeiner mechanischer Probleme äußerst effektiv. Brandon Carter hat 1968 die Separabilität der Hamilton-Jacobi-Gleichung ausgenutzt, um eine vierte Konstante der Bewegung in der Kerr-Metrik herzuleiten: die Carter-Konstante.

Rezept: Carter-Konstante für Eilige

Zunächst - wie bei mechanischen Problemen üblich - muss man die Lagrange-Funktion L kennen. In der Relativitätstheorie gewinnt man sie aus der Metrik, die als bekannt vorausgesetzt wird. Über eine Legendre-Transformation erhält aus L die Hamilton-Funktion H (Anmerkung: eine Legendre-Transformation ist eine Variablentransformation, die eindeutig L und H verknüpft). Dann liefert die Hamilton-Jacobi-Gleichung (siehe Gleichung rechts), die eine partielle, nicht-lineare Differentialgleichung erster Ordnung ist, eine Bestimmungsgleichung für eine Erzeugende, das Wirkungsfunktional S. Im Allgemeinen ist diese Differentialgleichung dann nur über einen Ansatz lösbar. Carters Verdienst war es, dass sein Separationsansatz, nämlich dass S in allen Koordinaten separiert, erfolgreich war. Die partiellen Ableitungen des nun bekannten Wirkungsfunktionals S liefern dann gerade die Photonenimpulse in einem speziellen Beobachtersystem, dem Bardeen-Beobachter oder ZAMO.

Anwendungsbereich

Während der Hamilton-Jacobi-Formalismus von genereller Wichtigkeit ist, benötigt man die Carter-Konstante nur in einem Spezialgebiet: so ist die Lösung der Geodätengleichung in der Kerr-Metrik über die vier Erhaltungsgrößen ein Standardverfahren, das vor allem für relativistisches Ray Tracing verwendet wird. Weil die Schwarzschild-Lösung (mit Drehimpuls null) nur ein Spezialfall der Kerr-Lösung ist, kann man das Verfahren auch für diese statische Raumzeit anwenden.

Eine Einteilung der Spektren von Sternen nach abnehmender Oberflächen- bzw. Effektivtemperatur. Diese Sequenz geht auf die amerikanischen Astronomen E.C. Pickering (1846 - 1919) und A.J. Cannon (1863 - 1941) der Harvard-Sternwarte zurück.

intensive Spektrallinien zum Sternesortieren

Die Sternspektren sind der Beobachtung sehr leicht zugänglich, viel leichter als physikalische Parameter des Sterns (Masse, Radius, mittlere Dichte, Temperatur etc.). Historisch war es daher so, dass die relativen Stärken von Spektrallinien diejenigen Kriterien waren, um einen Stern zu klassifizieren.
Jeder Klasse ordnete man einen Buchstaben zu. Die international anerkannte Sequenz lautete bis etwa 1999: O, B, A, F, G, K, M, R , N, S, was man sich mit dem Merkspruch 'Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me, Right Now. Smack!' ins Gedächtnis rufen kann. Mittlerweile wurde aufgrund von Entdeckungen zahlreicher ultrakalter Zwergsterne (ultra cool dwarfs, UCDs) die obige OBAFGKMRNS-Sequenz umbenannt in (D. Kirkpatrick 1999):

RNS Typen haben heute den Status einer Sonderklasse seltener Sterne.

feinere Unterteilung in Ziffern

Die einzelnen Klassen werden nochmals feiner durch die Abfolge der Ziffern 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 unterteilt.
Diese Harvard-Klassifikation war die Grundlage für den heute international gebräuchlichen Spektraltyp (siehe dort für spektrale Eigenschaften der verschiedenen Klassen).

HD-Katalog

Umgesetzt wurde diese Klassifikation im Henry-Draper-Katalog, der 225 300 Sterne umfasst. Am Kürzel HD mit nachfolgender Ziffer erkennt man Sterne dieses Katalogs.

Eine spezielle Entwicklungsphase von Sternen. Siehe dazu die Darstellung im vollen Kontext unter dem Eintrag Hertzsprung-Russell-Diagramm.

H
A-Z

nach oben

© Andreas Müller, August 2007

Index