Ein Blauer Riese ist ein Riesenstern der Spektralklasse O oder B mit der 10 bis 50 fachen Sonnenmasse Die Leuchtkraft Bl
Blauer Überriese

Ein Blauer Riese ist ein Riesenstern der Spektralklasse O oder B mit der 10- bis 50-fachen Sonnenmasse. Die Leuchtkraft Blauer Riesen ist höher als die der Hauptreihensterne.
Zwerge
Zwerge
Hellig-
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(mag)
Charakteristika
Während ein Roter Riese seine Ausdehnungsgröße erst im Endstadium seiner Sternentwicklung erreicht und sich dabei um ein Vielfaches ausdehnt, erreicht ein Blauer Riese diese Größe bereits im normalen Entwicklungsstadium. Die hohe Masse führt zu einer hohen Dichte, hohem Druck und hoher Temperatur der Materie im Sterninneren. Daraus resultiert eine im Vergleich zu masseärmeren Sternen hohe Kernreaktionsrate. Die daraus resultierende Energiefreisetzung bewirkt eine Oberflächentemperatur, die mit bis zu 30.000 bis 40.000 K deutlich über der der Sonne mit etwa 5750 K liegt. Durch diese hohe Temperatur liegt das (nach dem Wienschen Gesetz für einen Schwarzen Körper) im ultravioletten Teil des Lichtspektrums, was den blauen Farbeindruck dieser Sterne und somit ihren Namen erklärt.
Die absolute visuelle Helligkeit MV erreicht −9,5 und liegt in derselben Größenordnung wie die von Kugelsternhaufen und einigen Zwerggalaxien. Durch eine kann die absolute Helligkeit mit einer Genauigkeit von 25 % bestimmt werden. Diese Sterne sind damit hellere Entfernungsindikatoren als die klassischen Cepheiden durch die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung.
Im Gegensatz zu den zahlreich vorhandenen masseärmeren Sternen, die eine Lebensdauer von mehreren Milliarden Jahren haben, so z. B. die Sonne mit etwa 10 Milliarden Jahren, durchlaufen Blaue Riesen ihre Wasserstoffbrennphase aufgrund der hohen Reaktionsrate in nur einigen zehn Millionen Jahren. Danach blähen sie sich zum Roten Überriesen auf und enden in einer Typ-II-Supernova.
Die Entwicklung Blauer Riesen vom Spektraltyp O ist stark beeinflusst von der Anwesenheit eines Begleiters in einem Doppelsternsystem. Bei 70 % der O-Sterne wurden Begleiter mit Umlaufdauern von weniger als 1500 Tagen gefunden. Diese Doppelsterne tauschen während oder kurz nach der Hauptreihenphase Materie und Drehimpuls aus. 20 bis 30 % aller massiven Sterne in Doppelsternen werden innerhalb einiger Millionen Jahre verschmelzen. 50 % aller O-Sterne verlieren entweder ihre wasserstoffreiche Atmosphäre und entwickeln sich zum Beispiel in Wolf-Rayet-Sterne oder gewinnen von ihrem Begleiter substanzielle Mengen an Materie.
Röntgenstrahlung und Sternwind
Röntgenstrahlung wird häufig von Blauen Riesen und Überriesen emittiert und steht in Verbindung mit den Sternwinden dieser heißen Sterne. Die Sternwinde werden radiativ getrieben und sind eine Folge des Strahlungsdrucks. Der Wechselwirkungsquerschnitt ist für schwere Elemente meist höher und daher werden diese Elemente stärker beschleunigt. Durch Stöße in dem Sternwind wird die kinetische Energie gleichmäßig verteilt, wodurch Geschwindigkeiten von einigen tausend Kilometern pro Sekunde erreicht werden. Die Winddichte ist dabei abhängig von der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre des Blauen Riesen und kann bei Wolf-Rayet-Sternen bis zu 10−3 Sonnenmassen pro Jahr erreichen. Die Röntgenstrahlung entsteht als Bremsstrahlung bei einer Interaktion des Sternwinds mit der interstellaren Materie, Stoßwellen im Sternwind nahe der Sternoberfläche oder bei der Kollision von Sternwinden in Doppelsternsystemen.
Blaue Riesen und Überriesen sind Komponenten in Röntgendoppelsternen hoher Masse. Der Sternwind des Blauen Riesen wird dabei von einem Schwarzen Loch, einem Neutronenstern oder recht selten von einem Weißen Zwerg akkretiert. Die Materie wird beim Fall durch das Gravitationsfeld des kompakten Sterns beschleunigt und erzeugt vor der Oberfläche eine Stoßwelle, in der die Materie abrupt abgebremst wird. Im Gegensatz zu der Röntgenstrahlung aus reiner Windwechselwirkung, die weich ist, ist die Röntgenstrahlung aus Röntgendoppelsternen deutlich energetischer (härter). Neben der Bremsstrahlung kommt es auch zu Bursts, wenn die wasserstoff- oder heliumreiche Materie auf der Oberfläche des kompakten Sterns eine Dichte erreicht, bei der eine ungebremste thermonukleare Reaktion einsetzt.
Nicht auf Sternwinde zurückzuführen sind die Röntgendoppelsterne, die aus einem Be-Stern und einem kompakten Begleiter bestehen. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit und eventuell Pulsationen bildet sich in der Rotationsebene um den Be-Stern eine Scheibe aus von der Oberfläche abgeflossenem Gas. Wenn der kompakte Stern durch die Scheibe läuft, sammelt er die Materie auf und die Röntgenhelligkeit schwankt mit der Umlaufdauer des Doppelsternsystems.
Veränderlichkeit
Blaue Riesen zeigen häufig veränderliche Helligkeit als eruptive Veränderliche und/oder pulsierende Veränderliche. Bei pulsierenden Veränderlichen ist die Atmosphäre instabil gegen Schwingungen aufgrund des Kappa-Mechanismus. Zu ihnen gehören die
- mit Perioden von mehr als einem Tag,
- Alpha-Cygni-Sterne mit ihren nichtradialen Schwingungen,
- Beta-Cephei-Sterne,
- PV-Telescopii-Sterne: Sie sind helium- und kohlenstoffreiche Veränderliche mit dem Spektraltyp Bp.
Während alle diese Sternklassen innerhalb der Instabilitätsstreifen liegen, scheint es eine kleine Gruppe von frühen B-Überriesen zu geben, die knapp außerhalb der bekannten Instabilitätsstreifen zu finden sind und deren Linienprofile mit Perioden von weniger als zwei Stunden veränderlich sind. Dies wird meist als eine nicht-radiale Schwingung interpretiert, da diese Perioden für eine Rotationsmodulation zu kurz sind.
Zu den eruptiven Veränderlichen mit unregelmäßigem Lichtwechsel unter den Blauen Riesen und Überriesen gehören die
- Gamma Cassiopeiae- und Be-Sterne, von deren schnell rotierender Atmosphäre sich Materie ablöst und äquatoriale Scheiben bildet,
- leuchtkräftige Blaue Veränderliche mit ihren Pseudophotosphären aufgrund starker Schwankungen des Sternwinds
- sowie die Wolf-Rayet-Sterne.
Supernova und Gamma Ray Burst
Entgegen ursprünglichen Erwartungen explodieren Blaue Riesen auch direkt als Kernkollaps-Supernova. Das bekannteste Beispiel ist die Supernova 1987A, deren Vorläuferstern als B-Überriese mit der Bezeichnung Sanduleak −69° 202 katalogisiert worden war und seit der Explosion nicht mehr nachweisbar ist. Neben einem Teil der Supernova vom Typ II, deren Atmosphäre zum Zeitpunkt der Supernovaexplosion wasserstoffreich ist, haben auch die Supernovae vom Typ Ib und Ic Blaue Überriesen als Vorläufer. Diese haben durch starke Sternwinde große Teile ihrer Atmosphäre bereits an das interstellare Medium verloren, daher ist in den Spektren dieser Supernovae kein Wasserstoff mehr nachzuweisen.
Ein Teil der Gamma Ray Bursts entsteht in Blauen Überriesen bei einer Supernovaexplosion. Gamma Ray Bursts sind extrem leuchtstarke Energiefreisetzungen überwiegend im Bereich der Gammastrahlung mit einer Dauer von wenigen Sekunden bis Minuten in kosmologischen Entfernungen. Sie werden unterteilt in kurze, harte und lange, weiche Gamma Ray Bursts, wobei bei einem Teil der Letzteren ein Supernovaausbruch vom Typ Ic einige Tage später am Ort des Gamma Ray Bursts nachgewiesen werden konnte. Diese Bursts entstehen wahrscheinlich bei einer Supernova, bei der sich ein energiereicher Jet durch die Atmosphäre bohrt und genau in Richtung der Erde zeigt.
Massenobergrenze
Blaue Riesen sind die Sterne mit den größten beobachteten Massen von bis zu 250 Sonnenmassen wie z. B. bei dem Überriesen R136a1. Die Massenobergrenze sollte erreicht werden, wenn der Strahlungsdruck im Gleichgewicht mit dem Druck der Gravitationskraft ist. Diese Eddington-Grenze liegt aber bei einem Wert von nur 60 Sonnenmassen. Viele Blaue Riesen haben deutlich höhere Massen, da in ihrem Kern der konvektive Energietransport überwiegt und folglich ein Gleichgewicht auch noch bis zu Massen von 150 Sonnenmassen möglich ist. Diese obere Massengrenze ist dabei abhängig von der Metallizität und gilt für Protosterne während der Sternentstehung. Der hohe Strahlungsdruck führt zu einem schnellen Sternwind, wodurch es zu einem Massenverlust von circa der halben Ursprungsmasse innerhalb von 10 Millionen Jahren kommt. Noch größere Sternmassen von bis zu 250 Sonnenmassen können nur durch Verschmelzungen von zwei massiven Sternen in einem Doppelsternsystem entstehen. Die für diese Verschmelzungen benötigten Sterndichten liegen nur in jungen Sternhaufen vor, wie in R136 oder dem Arches-Sternhaufen.
Beispiele
Name | Masse | Radius | Leuchtkraft |
---|---|---|---|
Adhara (ε CMa A) | 12 M☉ | 13 R☉ | 15.000 L☉ |
Alnilam (ε Ori A) | 40 M☉ | 26 R☉ | 250.000 L☉ |
Alnitak (ζ Ori Aa) | 28 M☉ | 20 R☉ | 100.000 L☉ |
Bellatrix (γ Ori) | 10 M☉ | 7 R☉ | 4.000 L☉ |
Mintaka (δ Ori Aa) | 20 M☉ | 12 R☉ | 70.000 L☉ |
Naos (ζ Pup) | 59 M☉ | 20 R☉ | 790.000 L☉ |
Saiph (κ Ori) | 16 M☉ | 11 R☉ | 57.500 L☉ |
Blaue Riesen sind auch aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer relativ selten.
Siehe auch
- Astronomisches Objekt
- Gelber Riese
Einzelnachweise
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- A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos. 5. Auflage. Springer, Berlin 1991, ISBN 3-540-53757-0.
- H. Sana, S. E. de Mink, A. de Koter, N. Langer, C. J. Evans, M. Gieles, E. Gosset, R. G. Izzard, J.-B. Le Bouquin, F. R. N. Schneider: Binary interaction dominates the evolution of massive stars. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.6397.
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Weblinks
- Sterntypen – Von Riesen und Zwergen. Auf: br-online.de. 3. April 2011.
- Objekte im All. Auf: der-kosmos.de. 3. April 2011.
Autor: www.NiNa.Az
Veröffentlichungsdatum:
wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele, Mobiltelefon, Mobil, Telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, komputer, Informationen zu Blauer Überriese, Was ist Blauer Überriese? Was bedeutet Blauer Überriese?
Ein Blauer Riese ist ein Riesenstern der Spektralklasse O oder B mit der 10 bis 50 fachen Sonnenmasse Die Leuchtkraft Blauer Riesen ist hoher als die der Hauptreihensterne Hertzsprung Russell Diagramm Spektralklasse Braune Zwerge Weisse Zwerge Rote Zwerge Unterzwerge Zwerge Hauptreihe Unterriesen Riesen Helle Riesen Uberriesen Hyperriesen Absolute Hellig keit mag Grossenvergleich zwischen einem typischen Blauen Riesen und der SonneDie Schatzungen von Denebs Radius liegen zwischen dem 200 und 300 fachen der Sonne Dieses Bild zeigt die ungefahre Grosse Denebs im Vergleich zur Sonne rechts CharakteristikaWahrend ein Roter Riese seine Ausdehnungsgrosse erst im Endstadium seiner Sternentwicklung erreicht und sich dabei um ein Vielfaches ausdehnt erreicht ein Blauer Riese diese Grosse bereits im normalen Entwicklungsstadium Die hohe Masse fuhrt zu einer hohen Dichte hohem Druck und hoher Temperatur der Materie im Sterninneren Daraus resultiert eine im Vergleich zu massearmeren Sternen hohe Kernreaktionsrate Die daraus resultierende Energiefreisetzung bewirkt eine Oberflachentemperatur die mit bis zu 30 000 bis 40 000 K deutlich uber der der Sonne mit etwa 5750 K liegt Durch diese hohe Temperatur liegt das nach dem Wienschen Gesetz fur einen Schwarzen Korper im ultravioletten Teil des Lichtspektrums was den blauen Farbeindruck dieser Sterne und somit ihren Namen erklart Die absolute visuelle Helligkeit MV erreicht 9 5 und liegt in derselben Grossenordnung wie die von Kugelsternhaufen und einigen Zwerggalaxien Durch eine kann die absolute Helligkeit mit einer Genauigkeit von 25 bestimmt werden Diese Sterne sind damit hellere Entfernungsindikatoren als die klassischen Cepheiden durch die Perioden Leuchtkraft Beziehung Im Gegensatz zu den zahlreich vorhandenen massearmeren Sternen die eine Lebensdauer von mehreren Milliarden Jahren haben so z B die Sonne mit etwa 10 Milliarden Jahren durchlaufen Blaue Riesen ihre Wasserstoffbrennphase aufgrund der hohen Reaktionsrate in nur einigen zehn Millionen Jahren Danach blahen sie sich zum Roten Uberriesen auf und enden in einer Typ II Supernova Die Entwicklung Blauer Riesen vom Spektraltyp O ist stark beeinflusst von der Anwesenheit eines Begleiters in einem Doppelsternsystem Bei 70 der O Sterne wurden Begleiter mit Umlaufdauern von weniger als 1500 Tagen gefunden Diese Doppelsterne tauschen wahrend oder kurz nach der Hauptreihenphase Materie und Drehimpuls aus 20 bis 30 aller massiven Sterne in Doppelsternen werden innerhalb einiger Millionen Jahre verschmelzen 50 aller O Sterne verlieren entweder ihre wasserstoffreiche Atmosphare und entwickeln sich zum Beispiel in Wolf Rayet Sterne oder gewinnen von ihrem Begleiter substanzielle Mengen an Materie Rontgenstrahlung und SternwindRontgenstrahlung wird haufig von Blauen Riesen und Uberriesen emittiert und steht in Verbindung mit den Sternwinden dieser heissen Sterne Die Sternwinde werden radiativ getrieben und sind eine Folge des Strahlungsdrucks Der Wechselwirkungsquerschnitt ist fur schwere Elemente meist hoher und daher werden diese Elemente starker beschleunigt Durch Stosse in dem Sternwind wird die kinetische Energie gleichmassig verteilt wodurch Geschwindigkeiten von einigen tausend Kilometern pro Sekunde erreicht werden Die Winddichte ist dabei abhangig von der chemischen Zusammensetzung der Atmosphare des Blauen Riesen und kann bei Wolf Rayet Sternen bis zu 10 3 Sonnenmassen pro Jahr erreichen Die Rontgenstrahlung entsteht als Bremsstrahlung bei einer Interaktion des Sternwinds mit der interstellaren Materie Stosswellen im Sternwind nahe der Sternoberflache oder bei der Kollision von Sternwinden in Doppelsternsystemen Blaue Riesen und Uberriesen sind Komponenten in Rontgendoppelsternen hoher Masse Der Sternwind des Blauen Riesen wird dabei von einem Schwarzen Loch einem Neutronenstern oder recht selten von einem Weissen Zwerg akkretiert Die Materie wird beim Fall durch das Gravitationsfeld des kompakten Sterns beschleunigt und erzeugt vor der Oberflache eine Stosswelle in der die Materie abrupt abgebremst wird Im Gegensatz zu der Rontgenstrahlung aus reiner Windwechselwirkung die weich ist ist die Rontgenstrahlung aus Rontgendoppelsternen deutlich energetischer harter Neben der Bremsstrahlung kommt es auch zu Bursts wenn die wasserstoff oder heliumreiche Materie auf der Oberflache des kompakten Sterns eine Dichte erreicht bei der eine ungebremste thermonukleare Reaktion einsetzt Nicht auf Sternwinde zuruckzufuhren sind die Rontgendoppelsterne die aus einem Be Stern und einem kompakten Begleiter bestehen Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit und eventuell Pulsationen bildet sich in der Rotationsebene um den Be Stern eine Scheibe aus von der Oberflache abgeflossenem Gas Wenn der kompakte Stern durch die Scheibe lauft sammelt er die Materie auf und die Rontgenhelligkeit schwankt mit der Umlaufdauer des Doppelsternsystems VeranderlichkeitBlaue Riesen zeigen haufig veranderliche Helligkeit als eruptive Veranderliche und oder pulsierende Veranderliche Bei pulsierenden Veranderlichen ist die Atmosphare instabil gegen Schwingungen aufgrund des Kappa Mechanismus Zu ihnen gehoren die mit Perioden von mehr als einem Tag Alpha Cygni Sterne mit ihren nichtradialen Schwingungen Beta Cephei Sterne PV Telescopii Sterne Sie sind helium und kohlenstoffreiche Veranderliche mit dem Spektraltyp Bp Wahrend alle diese Sternklassen innerhalb der Instabilitatsstreifen liegen scheint es eine kleine Gruppe von fruhen B Uberriesen zu geben die knapp ausserhalb der bekannten Instabilitatsstreifen zu finden sind und deren Linienprofile mit Perioden von weniger als zwei Stunden veranderlich sind Dies wird meist als eine nicht radiale Schwingung interpretiert da diese Perioden fur eine Rotationsmodulation zu kurz sind Zu den eruptiven Veranderlichen mit unregelmassigem Lichtwechsel unter den Blauen Riesen und Uberriesen gehoren die Gamma Cassiopeiae und Be Sterne von deren schnell rotierender Atmosphare sich Materie ablost und aquatoriale Scheiben bildet leuchtkraftige Blaue Veranderliche mit ihren Pseudophotospharen aufgrund starker Schwankungen des Sternwinds sowie die Wolf Rayet Sterne Supernova und Gamma Ray BurstEntgegen ursprunglichen Erwartungen explodieren Blaue Riesen auch direkt als Kernkollaps Supernova Das bekannteste Beispiel ist die Supernova 1987A deren Vorlauferstern als B Uberriese mit der Bezeichnung Sanduleak 69 202 katalogisiert worden war und seit der Explosion nicht mehr nachweisbar ist Neben einem Teil der Supernova vom Typ II deren Atmosphare zum Zeitpunkt der Supernovaexplosion wasserstoffreich ist haben auch die Supernovae vom Typ Ib und Ic Blaue Uberriesen als Vorlaufer Diese haben durch starke Sternwinde grosse Teile ihrer Atmosphare bereits an das interstellare Medium verloren daher ist in den Spektren dieser Supernovae kein Wasserstoff mehr nachzuweisen Ein Teil der Gamma Ray Bursts entsteht in Blauen Uberriesen bei einer Supernovaexplosion Gamma Ray Bursts sind extrem leuchtstarke Energiefreisetzungen uberwiegend im Bereich der Gammastrahlung mit einer Dauer von wenigen Sekunden bis Minuten in kosmologischen Entfernungen Sie werden unterteilt in kurze harte und lange weiche Gamma Ray Bursts wobei bei einem Teil der Letzteren ein Supernovaausbruch vom Typ Ic einige Tage spater am Ort des Gamma Ray Bursts nachgewiesen werden konnte Diese Bursts entstehen wahrscheinlich bei einer Supernova bei der sich ein energiereicher Jet durch die Atmosphare bohrt und genau in Richtung der Erde zeigt MassenobergrenzeBlaue Riesen sind die Sterne mit den grossten beobachteten Massen von bis zu 250 Sonnenmassen wie z B bei dem Uberriesen R136a1 Die Massenobergrenze sollte erreicht werden wenn der Strahlungsdruck im Gleichgewicht mit dem Druck der Gravitationskraft ist Diese Eddington Grenze liegt aber bei einem Wert von nur 60 Sonnenmassen Viele Blaue Riesen haben deutlich hohere Massen da in ihrem Kern der konvektive Energietransport uberwiegt und folglich ein Gleichgewicht auch noch bis zu Massen von 150 Sonnenmassen moglich ist Diese obere Massengrenze ist dabei abhangig von der Metallizitat und gilt fur Protosterne wahrend der Sternentstehung Der hohe Strahlungsdruck fuhrt zu einem schnellen Sternwind wodurch es zu einem Massenverlust von circa der halben Ursprungsmasse innerhalb von 10 Millionen Jahren kommt Noch grossere Sternmassen von bis zu 250 Sonnenmassen konnen nur durch Verschmelzungen von zwei massiven Sternen in einem Doppelsternsystem entstehen Die fur diese Verschmelzungen benotigten Sterndichten liegen nur in jungen Sternhaufen vor wie in R136 oder dem Arches Sternhaufen BeispieleName Masse Radius LeuchtkraftAdhara e CMa A 12 M 13 R 15 000 L Alnilam e Ori A 40 M 26 R 250 000 L Alnitak z Ori Aa 28 M 20 R 100 000 L Bellatrix g Ori 10 M 7 R 4 000 L Mintaka d Ori Aa 20 M 12 R 70 000 L Naos z Pup 59 M 20 R 790 000 L Saiph k Ori 16 M 11 R 57 500 L Blaue Riesen sind auch aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer relativ selten Siehe auchAstronomisches Objekt Gelber RieseEinzelnachweiseH Scheffler H Elsasser Physik der Sonne und der Sterne Bibliographisches Institut Mannheim 1990 ISBN 3 411 14172 7 N Przybilla K Butler S R Becker R P Kudritzki Quantitative Spectroscopy of BA type Supergiants In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2005 arxiv astro ph 0509669 A Unsold B Baschek Der neue Kosmos 5 Auflage Springer Berlin 1991 ISBN 3 540 53757 0 H Sana S E de Mink A de Koter N Langer C J Evans M Gieles E Gosset R G Izzard J B Le Bouquin F R N Schneider Binary interaction dominates the evolution of massive stars In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2012 arxiv 1207 6397 Marc Gagne Garrett Fehon Michael R Savoy Carlos A Cartagena David H Cohen Stanley P Owocki An X ray Survey of CollidingWind Binaries In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2012 arxiv 1205 3510 Walter H G Lewin Jan van Paradijs Edward P J van den Heuvel X ray Binaries Cambridge University Press 1997 ISBN 0 521 59934 2 Walter 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