Wichtige Anmerkung
Die Standardeinstellung waehlt einen Stern mit 1 Sonnenmasse. Der Zeitschritt der Animation betraegt in der Anfangseinstellung 1 Million Jahre. Die Animation wird nicht sofort begonnen, sondern muss durch druecken der Abspieltaste gestartet werden. Dann dauert es immer noch einige Sekunden, bis die Sonne ueberhaupt auftaucht. Anschliessend bewegt sie sich im Schneckentempo ueber den Schirm. Das ist bei Sternen so, die sparsam mit ihrem Brennstoffvorrat umgehen. Massereiche Sterne erscheinen schneller und rasen foermlich durch das Diagramm. Dieses Programm animiert mit einem festen Zeitschritt, so dass die unterschiedliche Geschwindigkeit der Entwicklung waehrend der einzelnen Phasen verdeutlicht wird. Will man die Zeit schneller laufen lassen, so kann man den Zeitschritt ueber den grossen Schieberegler ganz unten zwischen 10000 Jahren und 1 Milliarde Jahre variieren.Die Darstellung der einzelnen Entwicklungstadien der Sterne wird durch die Zeit gesteuert. Durch die Umschaltung des Zeitmodus ergeben sich zwei Darstellungsmoeglichkeiten:
Anzeige der Phasen, die von der aktuellen Zeit aus gesehen in der Vergangenheit liegen. Das ist die Standardeinstellung.
Anzeige der Phasen, die in der Zukunft liegen. Dieser Modus ist nuetzlich, wenn man das Vorhandensein bestimmter Entwicklungsstufen waehrend der Entwicklung von Sternpopulationen untersuchen will.
Die Animation kann sowohl auf farbigem Untergrund ( Standardeinstellung ) als auch auf grauem Untergrund erfolgen. Das Hintergrundbild ist eine Pixmap (RGB), die bei jeder Zoomoperation neu erzeugt wird. Da JAVA2D keine Hardwareunterstuetzung fuer Farbverlaeufe unterstützt, sinkt die Animationsgeschwindigkeit während der Ausführung der Zoomoperation geringfuegig.
Farbe der dargestellten Sternkreise
Die Farbe der Sternkreise kann entsprechend ihrer Farbe im HR-Diagramm eingestellt werden. Diese ist allerdings nicht stufenlos, sondern es wird eine Farbe pro Spektralklasse definiert. Die Standardeinstellung sind graue Sterne.
Anzeige der Kernbrennstoffanteile
Ausgehend von der Hauptreihe
( Alter 0, ZAMS [Zero Age Main Sequence] ) sind in den Datensaetzen die prozentualen Anteile
der Kernbrennstoffe enthalten. Diese werden als Saeulen mit ihren relativen Anteilen dargestellt.
Bei der gemeinsamen Darstellung mehrerer Sterne werden auch mehrere Saeulen gezeigt.Die Farben
haben folgende Bedeutung:
Blau: Wasserstoff(H)
Rot: Helium(He)
Gruen: Kohlenstoff(C12)
Gelb: Sauerstoff(O16)
Die Sternmasse steht ueber der jeweiligen Saeule links. Mittig werden die Elemente beschriftet. Die Hoehe des umschriebenen Kastens entspricht 100%. Nicht ausgefuellte Bereiche sind Elemente die nicht ausgewertet werden.
Anzeige der Kernbrennstoffphase
Farbige Kreise um die Sterne symbolisieren die Elemente, die im Kern verbrannt werden. Phasen ohne eindeutige Zuordnung werden ohne Aussenkreis dargestellt. Eine Besonderheit, die in den Daten enthalten ist, ist die Phase der Wolf-Rayet-Sterne.
Die Farben haben folgende Bedeutung:Blau: Wasserstoff(H)
Rot: Helium(He)
Gruen: Kohlenstoff(C12)
Gelb: Wolf-Rayet Sterne
kein Aussenkreis: Nicht weiter definiert
Der Stern verliert im Laufe seiner Entwicklung Masse. Der aus den numerischen Ergebnissen erhaltene Massenverlust wird durch ein schwarzen Innenkreis dargestellt. Die Flaeche dieses Kreises im Verhaeltnis zur Gesamtflaeche des Sternkreises gibt den Anteil des Massenverlustes an.
Die Legende gibt zu jeder
aktuellen Zeit die Sternmasse in Vielfachen der Sonnenmasse zum Alter 0 (oben), die Temperatur in Grad Kelvin (unten)
und die Helligkeit in Vielfachen der Sonnenhelligkeit(rechts) an.
Die Kerntemperatur wird im Zentrum des Sternkreises in Millionen von Grad Kelvin geplottet.
Um die Variabilitaet der Sternradien auf ihrem Entwicklungspfad darstellen zu koennen, werden Sternkreise mit unterschiedlichen Radien gezeichnet. Allerdings ist es wegen der grossen Variabilitaet der Radien nicht moeglich, die direkten Verhaeltnisse anzuzeigen. Daher koennen nur relative Radien gezeigt werden. Diese bestimmen sich aus folgender Formel:
RPix + C*log10(R/RSonne)
wobei RPix der Standardanzeige-Radius in Pixeln ist, R der Radius des Sterns und RSonne der Radius unserer Sonne zum Alter 0. C ist ein Skalierungsfaktor.
Erste und letzte Sternposition
Um die Anzeige nicht mit einer Vielzahl von Punkten zu ueberladen, ist es moeglich, nur den ersten und letzten Punkt des Entwicklungspfades anzuzeigen. Alle Zusatzinformationen, die durch weitere Schalter angeknipst werden können, unterliegen ebenso dieser Logik. Die Geschwindigkeit der Animation von Bilder, ggf. auch die Übersichtlichkeit steigen in diesem Modus. Perfomance-Verluste der Animationsgeschwindigkeit bei der Verwendung von png-Bildern mit eigenem Transparenz Kanal unter Java 1.3 können dadurch abgefangen werden.
Bekannte Vergleichsterne unseres Himmels
Um die Entwicklungspfade besser einzuordnen, können die bekanntesten Sterne unseres Himmels eingeblendet werden.
Die prägnantesten Regionen des HR
Die Hauptreihe, das Riesengebiet und das Gebiet derWeissenZwerge werden durch teiltransparente Flaechen markiert. Das Riesengebiet und das WeisseZwerge-Gebiet ist nur grob über Ellipsen angedeutet.
Die Geburtslinie ist die Linie im HR-Diagramm, die den Punkt auf der Entwicklungslinie markiert, an dem die Sterne aus ihrem Gas- und Staubkokon austreten und auch im sichtbaren Spektralbereich erkennbar werden.
Darstellung der Phasen, die der Stern von der Geburtslinie bis zur Ankunft auf die Hautpreihe durchlaeuft. Es gibt keine Daten zu Anteilen der Elemente im Kern. Der Wasserstoffanteil wurde daher auf 1 gesetzt.
Will man die Vorhauptreihenphase nach und nach visualisieren, so muss man über "Zeit direkt eingeben"
eine Zeit kleiner als 0
( leuchtschwache Sterne mit Zeiten um -40 Mio. Jahre, leuchtkraeftige Sterne unter -5 Mio. Jahre ) wählen.
Diese Phasen liegen naemlich vor dem Erreichen der Hauptreihe und tragen daher negative Zeiten.
Das Erscheinen des Sterns auf der Hauptreihe ist ja unser zeitlicher Nullpunkt.
Es liegen mir keine numerischen Daten zu den Phasen vor, die nach den fruehen AGB-Phasen kommen. Daher wurde, wieder aus didaktischen Zwecken, eine brutale Extrapolation des Entwicklungsweges vorgenommen. Der letzte Datenpunkt wurde einfach zu hohen Temperaturen bei gleicher Leuchtkraft weitergefuehrt und bei ca. Grad mit konstanter Steigung in das Gebiet der Weissen Zwerge abgeleitet.
Im Bildmodus wird die kreisfoermige Darstellung der Sterne durch die ihrem momentanen Entwicklungsstadium zuzuordnenden Bilder ersetzt:
Geburtsphase: Sterne ueber 8 Sonnenmassen Globule Barnard 68 (ESO)
Sterne unter 8 Sonnenmassen Bild von M42
Vorhauptreihenphase Herbig Haro-Objekt HH47 ( (STScI)
Hauptreihe Bild unserer Sonne (Big Bear, eingefaerbt )
Riesenphase( AGB etc..), Beteigeuze (STScI)
Uebergang zum Planetarischen Nebel, RottenEgg (STScI) )
Planetarische Nebel, M57 (STScI)
Weisser Zwerg ( Sonne BigBear, weissblau eingefaerbt )
Supernovaueberrest, Krebsnebel (ESO) )
Der Bildmodus dient zur Visualisierung, Einordnung und Wiederholung der in meinem Vortrag erwaehnten Entwicklungsstufen und gilt natuerlich nur qualitativ. Bitte nicht wissenschaftlich ueberbewerten.Bei aktiviertem "Sternradius"
werden die Bilder mitskaliert. Das drueckt die Geschwindigkeit der
Animation etwas. Die Reduktion der Animationsgeschwindigkeit ist bei der Darstellung aller Punkte(Bilder) am deutlichsten.
Da dies nur beschränkt Sinn macht, es sei denn man will ein schoenes Bild erzeugen,
sollte diese Option auch immer nur mit gedrueckter Taste
( "Erste und letzte Sternposition" )angewaehlt werden.
Der Schalter zum Vergroessern aktiviert nur den entsprechenden Modus. Bei aktiviertem "HineinZoom"-Modus ergibt ein Klicken auf der Darstellungsflaeche eine Vergoesserung des Bildes um den Faktor 2. Die Operation wird um den Eingabepunkt zentriert ausgefuehrt.
Der Schalter zum Erweitern des Ausschnitts aktiviert nur den entsprechende Modus. Bei aktiviertem "HerausZoom"-Modus ergibt ein Klicken auf der Darstellungsflaeche eine Erweiterung des Bildausschnitts um den Faktor 2. Die Operation wird um den Eingabepunkt zentriert ausgefuehrt.
Die Animationsgeschwindigkeit laesst sich ueber die Anzahl Bilder pro Sekunde ( B/Sec) steuern. Wird die Entwicklung eines Sterns dargestellt, so sind mit einem 350 MHz PII ca. 10-12 B/sec ( ohne -slow Option ) zu erreichen, sollen 10 Sterne dargestellt werden, so faellt die Geschwindigkeit auf 6 B/sec.
Die Zeit kann zu jeder Zeit, auch bei laufender Animation, geaendert werden. Die Eingabe erfolgt in Millionen Jahren.
Bsp.: -50 bedeutet 50 Millionen Jahre vor erreichen der Hauptreihe
Masse der zu visualisierenden Sterne
Hier kann fuer 2 Metallizitaetsgrade die Visualisierung von Sternen bestimmter Massen an- und abgeschaltet weren. Dies funktioniert auch waehrend der Animation. Sterne mit dem Postfix O, bedeuten Modellrechnungen mit "Overshooting".