Ergebnisse der Exakten Naturwissenschaften: Zehnter Band

456 Pages·1931·24.818 MB·German

by  (auth.)

ERGEBNISSE DER EXAKTEN
NATURWISSENSCHAFTEN
HERAUSGEGEBEN VON DER
SCHRIFTLElTUNG DER "NAT URWISSENSCHAFTEN"
ZEHNTER BAND
MIT 118 ABBILDLINGEN
BERLIN
VERLAG VON JULIUS SPRINGER
1931
ISBN-I 3: 978-3-642-93853-5 e-ISBN-I 3: 978-3-642-94253-2
001: 10.1007/978-3-642-94253-2
ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER QBERSETZUNG
IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN.
COPYRIGHT 1931 BY JULIUS SPRINGER IN BERLIN.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Ten Bruggencate, Privatdozent Dr. P., Greifswald.
Die veranderlichen Sterne . .
Pease, Professor Dr. F. G., Pasadena (Cal.)
Interferometer Methods in Astronomy
Lanczos, Privatdozent Dr. Cornel, Frankfurt a. M. z. Z. Lafayette (Indiana).
Die neue Feldtheorie Einsteins 97
v. Laue, Professor Dr. M., Berlin.
Die dynamische Theorie der Rontgenstrahlinterferenzen in neuer Form 133
Stuart, Dr. H. A., Konigsberg z. Z. Berkeley (Cal.)
Kerr-Effekt, Lichtzerstreuung und Molekiilbau ............ 159
Herzberg, Privatdozent Dr. Gerhard, Darmstadt.
Die Priidissoziation und verwandte Erscheinungen. . . . . . . . . . . 207
HanIe, Professor Dr. W. und Larche, Dr. K., Jena.
Die Licbtllusbeute be; StoBanregung. . . . . . . . . . . . . 285
Dehlinger, Privatdozent Dr. Ulricb, Stuttgart.
Rontgenforschung in der Metallkunde .
Born, Professor Dr. Max, Gottingen.
Cbemiscbe Bin dung und Quantenmecbanik .... 387
Inbalt der Biinde 1-10
I. Namenverzeicbnis
II. Sacbverzeicbnis ..
Die veranderlichen Sterne.
Von P. TEN BRUGGENCATE, Greifswald.
Mit 30 Abbildungen.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
I. Kapitel: Einleitendes .. . . . . . . . . . . . . 2
§ I. Definition und Anzahl veranderlicher Sterne. 2
§ 2. Literatur tiber veranderliche Sterne . . 3
§ 3. Benennung veranderlicher Sterne. . . . 3
II. Kapitel: Klassifikation der veranderlichen Sterne. 4
§ 1. Lichtkurven. . . . . . . 4
§ 2. Spektrale Untersuchungen. . . . . . . 6
§ 3. Radialgeschwindigkeiten . . . . . . . 7
§ 4. Die verschiedenen Klassen veranderlicher Sterne 7
III. Kapitel: Die d' Cephei-Stenie . . . . . . . . . . . . 8
A. Allgemeine GesetzmaBigkeiten bei d' Cephei-Sternen . 8
§ I. Allgememes tiber die Lichtkurven der If Cephei-Sterne 8
§ 2. Die Verteilung der Cepheiden am Himmel 13,
§ 3. Die Bewegungen der d' Cephei-Sterne. 14
§ 4. Die Perioden-Leuchtkraftkurve (PLk) 15
§ 5. Die Perioden-Spektrenkurve (PSk) .. 19
§ 6. Das Leuchtkraft-Spektraltypdiagramm 20
B. Der einzelne d' Cephei-Stern. . . . . . . .
§ 7. Bolometrische und mehr oder weniger monochromatische
Lichtkurven ................... . 24
§ 8. Temperatur- und Spektraltypanderungen. . . . . . . 28
§ 9. Die Radialgeschwindigkeitskurven von If Cephei-Sternen 33
§ 10. Beziehungen zwischen Licht-, Temperatur- und Radial-
geschwindigkeitskurve . . . . . . . . . . . . . 35
§ II. Veranderungen sakularer Natur im physikalischen Zu
stand emesJ Cephei-Sternes. . . . . . . . . . . . . 44
§ 12. Theorien zur Erklarung des Lichtwechsels der If Cephei-
Sterne ..................... . 49
IV. Kapitel: Die langperiodischen Veranderlichen . . . . . . . . . 52
§ I. Allgemeines tiber die Lichtkurven der langperiodischen
Veranderlichen ................. . 52
§ 2. Die galaktische Verteilung der langperiodischen Verander-
lichen .................. .
§ 3. Die absoluten Leuchtkrafte der langperiodischen Ver
anderlichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
§ 4. Bolometrische und mehr oder weniger monochromatische
Lichtkurven ................... . 59
§ 5. Die spektralen Anderungen der langperiodischen Ver
anderlichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften. X.
2 P.TEN BRUGGENCATE:
Seite
§ 6. Die Radialgeschwindigkeiten der langperiodischen Ver
anderlichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
§ 7. Theorien zur Erklarung des Lichtwechsels der langperio-
dischen Veranderlichel~ . . . . . . . 70
V. Kapitel: UnregelmaBige Veranderliche . . . . . . . 74
VI. Kapitel: Die halbregelmaBigen Veranderlichen. . . . 76
A. Die periodischen, halbregelmaBigen Veranderlichen . 76
§ I. Die RV Tauri-Steme . . . . . . . . . . 76
§ 2. Die periodischen Veranderlichen, die nicht die PSk be-
folgen . . . .. . . . . . . . . . . . 79
B. Die zyklischen Veranderlichen. . . . . . . . . 80
VII. Kapitel: Die seltenen Typen von veranderlichen Stemen. 80
§ I. Die R Coronae-Sterne. . .. . . . 80
§ 2. Die U GemiIwrum- Sterne . . . . . 8 I
§ 3. Die Nova-ahnlichen Veranderlichen . 82
Abkiirzungen der Sternbilder. . . . . . . 82
1. Kapitel.
Einleitendes.
§ 1. Definition und Anzahl veranderlicher Sterne. Zur Gruppe der
veranderlichen Sterne rechnet man aIle diejenigen Sterne, bei denen auf
irgendeine Weise (wie etwa visueIl, photographisch, lichtelektrisch) eine
Veranderlichkeit ihrer Helligkeit festgestellt werden kann. Hand in Hand
mit der Entwicklung der astronomischen Beobachtungsmethoden macht
sich deshalb eine rasche Zunahme der Anzahl bekannter Sterne mit ver
anderlicher HeIligkeit bemerkbar. Wahrend im Jahre 1850 nur 24 Sterne
als veranderlich bekannt waren enthalt ein Katalog aus dem Jahre 1896
I,
schon 393 Sterne'; 1915 wurden 1687 Sterne als sicher veranderlich an
erkannP; 1926 waren es schon 2671 Sterne4 und bis 1930 ist die Zahl der
veranderlichen Sterne auf 4581 angewachsen 5. Die rasche Entwicklung
unserer Kemitnis von veranderlichen Stemen urn die Jahrhundertwende
riihrt von der EinfUhrung photographischer Beobachtungsmethoden in die
Astronomie her. Diese ermoglichen, im Gegensatz zu visuellen Beobach
tungen, in besonderem MaBe Durchmusterungsarbeiten, so daB dadurch
ein systematisches Such en nach veranderlichen Stemen auf groBeren Ge
bieten am Himmel durchgefiihrt werden konnte. Die Verwendung licht
elektrischer Methoden zur Untersuchung veranderlicher Sterne hat durch
die Erhohung der Beobachtungsgenauigkeit zur Vermehrung der An
zahl bekannter Veranderlicher beigetragen. Auf diese Weise konnten bei
Verzeichnis von ARGELANDER (1850).
1
Dritter CHANDLERscher Katalog (1896).
2
3 Geschichte und Literatur der veranderlichen Sterne. Leipzig, Poeschel
und Trepte 1918-1922.
4 Vierteljahrschrift der Astronomischen Gesellschaft 1926.
5 Kle~e Veroff. d. Univers.-Sternwarte Berlin-Babelsberg, Nr. 9 (1930).
Die veranderlichen Sterne. 3
zahlreichen Stemen Helligkeitsschwankungen nachgewiesen werden, die
sich zuvor ihrer Kleinheit wegen der Beobachtung entzogen. Es ist wahr
scheinlich, daB sich auf lichtelektrischem Wege bei zahlreichen Riesen
stemen und vielleicht bei allen roten Giganten sehr kleine Helligkeits
schwankungen nachweis en lassen. Im Zusammenhang mit den in Ka
pitel V zu behandelnden unregelmaBigen Veranderlichen ist dies beson
ders interessant. .
§ 2. Literatur tiber veranderliche Sterne. Dber den heutigen Stand
unserer empirischen Kenntnisse von den Eigenschaften veranderlicher
Sterne gibt am besten und vollstandigsten der Artikel von H. LUDEN
DORFF im Handbuch der Astrophysik, Bd. VI, S. 49-250 (Berlin:
Julius Springer 1928) Auskunft. Fiir denjenigen, der sich eingehender mit
dem Studium veranderlicher Sterne beschaftigen mochte, diirften einige
Hinweise auf unentbehrliche Literatur niitzlich sein. An erster Stelle ist
die "Geschichte und Literatur des Lichtwechsels der bis Ende I925 als
sicher veranderlich anerkannten Sterne nebst einem Katalog der Ele
mente ihres Lichtwechsels" zu erwahnen, ein dreibandiges Werk, das im
Auftrage der Astronomischen Gesellschaft von G. MULLER und E. HART
WIG bei Poeschel und Trepte in Leipzig herausgegeben wurde (Bd. I:
I9I8, II: I920, III: I922). Das Werk enthalt Angaben iiber die Literatur
jedes einzelnen veranderlichen Sternes. Ein Katalog der Elemente des
Lichtwechsels veranderlicher Sterne wird jahrlich neu bearbeitet von
R. PRAGER als ein Heft der Kleinen Veroffentlichungen der Universitats
Sternwarte Berlin-Babelsberg herausgegeben. 1m Vergleich zu diesen in
erster Li'1ie den beobachtenden Astronomen interessierenden Werken ist
die astronomische Literatur arm an Darstellungen, die einen allgemeine
ren Dberblick iiber unser heutiges Wissen yom physikalischen Zustand
veranderlicher Sterne und den Entwicklungsmoglichkeiten dieses Gebie
tes der Astrophysik geben. Diese Tatsache mag als Rechtfertigung dafiir
gelten, daB hier eine Behandlung der veranderlichen Sterne unter allge
meinen physikalischen Gesichtspunkten versucht wird, wodurch, wie ich
hoffe, sich einige Richtlinien fiir die kiinftige Beobachtung verander
licher Sterne ergeben werden.
§ 3. Benennung veranderlicher Sterne. Zum AbschluB der einleiten
den Bemerkungen iiber veranderliche S'terne sei noch einiges iiber die Art
ihrer Benennung mitgeteilt, die auf einen Vorschlag von ARGELANDER
zuruckgeht. Die Veranderlichen werden in jedem Sternbild in der Reihen
folge ihrer Entdeckung mit den groBen lateinischen Buchstaben R, S ...
Z bezeichnet. Nach Erschopfung dieser neun Buchstaben werden die
Kombinationen RR, RS .. . RZ, SS ... ZZ benutzt, was im ganzen
45 neue Moglichkeiten gibt. Sind in einem Sternbild noch mehr als
54 Veranderliche bekannt, so wird mit der Bezeichnung AA ... AZ,
dann BB ... BZ, bis schlieBlich QQ ... QZ fortgefahren. Fur jedes
Sternbild stehen auf diese Weise 334 Bezeichnungen zur Verfiigung. Trotz
1*
4 P.TEN BRUGGENCATE:
dieser groBen Anzahl kommt man jedoch heute schon bei Sternbildern,
die MilchstraBenwolken enthalten, wie z. B. Sagittarius und Ophiuchus,
in Verlegenheit, da sich die Anzahl der Veranderlichen in diesen Stern
bildern durch die vor kurzem vor allem am Harvard Observatory be
gonnene systematische Durchmusterung der MilchstraBenwolken nach
vernnderlichen Stemen sehr stark vermehrt hat. Hatte in der Mitte des
vorigen Jahrhunderts das riesige Anwachsen der Zahl bekannter ver
anderlicher Sterne vorausgesehen werden k6nnen, so ware wohl die
Durchnumerierung der Veranderlichen eines Sternbildes mit VI, V 2 •..
als die zweckmaBigereBezeichnungeingefiihrtworden. I9I3hatNIJLANDI
auf die Vorziige dieser Numerierung hiPgewiesert, ist aber mit dem
Abanderungsvorschlag der damaligen gelaufigen Bezeichnungsweise
R, 5 ... Z ... in V I, V 2 ... V 9 ... nicht durchgedrungen. Man ist
jedoch schon jetzt bei den Sternbildern Ophiuchus und Sagittarius ge
zwungen, nach Ersch6pfung aller Kombinationen bis QZ mit der Be
zeichnung V 335, V 336 ... fortzufahren.
II. Kapitel.
Klassifikation der veranderlichen Sterne.
Bei einer einwandfreien Klassifikation der veranderlichen Sterne
haben alle Sterne, deren Vedinderlichkeit die gleichen physikalischen Ur
sachen hat, in ein und dieselbe Klasse eingereiht zu werden und sind zu
trennen von solchen Stemen, deren Veranderlichkeit auf andere Ursachen
zuriickzufiihren ist. Dies setzt aber schon die Kenntnis der physikali
schen Vorgange voraus, die die Veranderlichkeit eines Sternes erzeugen.
Es ist die Aufgabe dieses Aufsatzes, darzustellen, was bisher in dieser
Richtung erreicht wurde. Die Klassifikation der veranderlichen Sterne
muB auf das vorhandene Beobachtungsmaterial gestiitzt werden und
hangt deshalb sehr wesentlich von Umfang und Art dieses Materials abo
Man wird dabei bestrebt sein, vorlaufige unter mehr oder weniger for
malen Gesichtspunkten durchgefiihrte Klassifikationen allmahlich durch
eine endgilltige physikalische Einteilung der veranderlichen Sterne zu
ersetzen. Wir wollen zunachst versuchen, zu zeigen, wie aus dem bis jetzt
vorhandenen Beobachtungsmaterial eine Klassifikation der verander
lichen Sterne herausgeschalt werden kann, der eine gewisse physikalische
Bedeutung zukommt.
§ I. Lichtkurven. An erster Stelle ist die groBe Fiille von Beobach
tungen des Lichtwechsels ein,zeIner Sterne zu nennen. Daraus laBt sich
schon eine erste Trennung der Veranderlichen in drei groBe Gruppen
vornehmen: a) in solche, deren Lichtwechsel streng periodisch verlauft,
b) in solche, die halbregelmaBigen Lichtwechsel zeigen und c) in solche,
deren Lichtwechsel, soweit sich beurteilen laSt, v611ig regellos verlauft.
Astr. Nachr. 199,215 (1914).
I
Die veranderlichen Sterne. 5
Bei streng periodischem Lichtwechsel wiederholt sich die Lichtkurve, die
man gewohnlich mit der Zeit als Abszisse und der jeweiligen Helligkeit
als Ordinate aufzeichnet, ohne wesentliche Formanderungen nach Ablauf
jeder Periode. Bei halbregelmaBigem Lichtwechsel laBt sich zwar noch
eine geWisse Periodizitat feststellen; die Lichtkurven konnen aber zu ver
schiedenen Zeiten starke Unterschiede aufweisen, ja, die Periodizitat
kann fiir Hingere Zeit iiberhaupt aussetzen und spater wieder auftauchen.
Bei den unregelmaBigen Veranderlichen endlich laBt sich keinerlei Ge
setzmaBigkeit im Verlauf des Lichtwechsels feststellen.
Lassen wir uns zunachst allein yom Gesichtspunkt der Periodizitat
leiten, So hatten wir zusammenfassend in Gruppe a) alle Sterne, die sich
verhalten wie
a.) f3 Persei (Algol), f3 Lyrae,
a.) RR Lyrae, 5T Virginis, Veranderliche in Sternhaufen,
~) !5 Cephei, 'YJ Aquilae, CG eminorum,
a4) 0 Ceti (Mira), X Cygni,
in Gruppe b) alle Sterne, wie
b RV Tauri, R5 Camelopardalis,
I)
b.) U Geminorum, 55 Cygni,
in Gruppe c) alle Sterne wie
c R Coronae,
I)
c.) It Cephei, X Herculis,
c3) Nova-ahnliche Sterne R50phiuchi,
c4) Neue Sterne.
Dabei ist die Trennung zwischen Gruppe b) und c) eine lockere, da es
schwierig ist, festzustellen, wann noch eine gewisse Periodizitat als vor
handen angesehen werden kann.
Um die in jeder Gruppe schon angedeutete weitere Unterteilung vor
zunehmen, Teicht ein Studium der Lichtkurven allein nicht mehr aus.
Zwar konnte man etwa an eine weitere Gruppierung nach Periodenlange,
Form und Amplitude der Lichtkurven denken. Aber eine Entscheidung
dariiber, ob man auf diese Weise physikalisch homogene Gruppen er
halt oder nicht, ist im allgemeinen nur durch Hinzunahme andersartiger
Beobachtungen moglich. So konnten z. B. nach Form und Amplitude
der Lichtkurven sehr wohl einige Bedeckungsveranderliche und einige
CG eminorum-Sterne in ein und dieselbe Gruppe zusammengetan werden,
wahrend erst andersartige Beobachtungen uns zeigen, daB die physika
lische Ursache des Lichtwechsels in beiden Fallen eine vollig verschiedene
ist. Andererseits sind, vor allem wegen der Verschiedenheit in den Ampli
tuden der visuellen Lichtkurven, die ~ Cephei-Sterne und die Mira-Sterne
in zwei verschiedene Gruppen eingeteilt worden, wahrend die ungefahre
Gleichheit der Amplituden der Gesamtstrahlung bei den!5 Cephei-Sternen
und den Mira-Stemen doch auf eine eng~ physikalische Verwandtschaft
hinzuweisen scheint.
6 P. TEN BRUGGENCATE:
§ 2. Spektrale Untersuchungen. Zurweiteren Klassifikationderver
anderlichen Sterne wird man deshalb Beobachtungen uber eventuell vor
handene, den Lichtwechselbegleitende spektrale Veranderungen heran
ziehen. Die einfachste Art, dies zu untersuchen, ist, visuelle und photo
graphische Lichtkurven nach Form und Amplitude zu vergleiclien. Auf
diese Weise kommt man allerdings nicht in allen Hillen sehr viel weiter,
da z. B. bei Verfinsterungsveranderlichen Unterschiede in Form und
Amplitude der zu verschiedenen Spektralbereichen gehorenden Licht
kurven beobachtet werden, ohne daB eine wirkliche Temperaturanderung
in der strahlenden Schicht einer der beiden Komponenten vorliegt. Diese
Unterschiede sind vielmehr durch Verschiedenheit im Spektraltypus
der beiden Komponenten und durch die Abhangigkeit der Randverdun
kelung von der Wellenlange des Lichtes bedingt. Doch werden hier im
allgemeinen die Auderungen klein sein, da der Lichtwechsel in erster
Linie nur von den geometrischen Verhaltnissen im Doppelsternsystem
abhangt. Wenn sehr bedeutende Unterschiede zwischen visuellem und
photographischem Lichtwechsel beobachtet werden, wird dies dazu
zwingen, eine andere Ursache als eine reine Verfinsterung fUr die Licht
schwankung anzunehmen. So hat z. B. erst die Entdeckung SCHWARZ
SCHILDS I, daB bei 1] Aquilae, im Gegensatz zu fJ Lyrae, die Amplitude des
Lichtwechsels im photographischen Bereich wesentlich groBer ist als im
visuellen, es ermoglicht, die ~ Cephei-Sterne einwandfrei von den Ver
finsterungsveranderlichen zu unterscheiden.
Geht man einen Schritt weiter und fiihrt eine Untersuchung der Spek
tren der veranderlichen Sterne nach Linienintensitaten und dem Verlauf
des kontinuierlichen Spektrums durch, so ergeben sich eine Fiille von
Unterscheidungsmoglichkeiten, mit Hilfe derer sich eine physikalisch
gut begriindete Klassifikation wird durchfiihren lassen. Leider stehen
wir heute erst in den ersten Anfangen dieser Untersuchungen, auf deren
Wichtigkeit noch mehrmals hingewiesen werden wird. Deshalb solI nur
kurz angedeutet werden, wie weit durch Hinzunahme spektraler Beob
achtungen die obigen Gruppen a, b und c homogenisiert werden konnen.
Aus Gruppe a) lassen sich in eindeutiger Weise die Verfinsterungsver
anderlichen yom (J Persei- oder (J Lyrae-Typus und weiteren Zwischen
formen abtrennen. Die ubrigbleibenden RR Lyrae-, ~ Cephei- und Mira
Sterne mussen als eine im physikalischen Sinne mehr oder weniger
homogene Gruppe angesehen werden, da ihr Lichtwechsel jeweils mit wirk
lichen Temperaturschwankungen in der Sternatmosphare gekoppelt ist
und diese Schwankungen periodisch erfolgen. Was Gruppe b) betrifft, so
sind die Spektraluntersuchungen der RV Tauri-Sterne und U Gemino
rum-Sterne sehr viel sparlicher, als diejenigen der Sterne von Gruppe a).
Immerhin weiB man, daB bei den RV Tauri-Sternen ebenfalls Tempera-
I Publ. d. von KUFFNERscben Sternwarte SC, 100 (1900).