Warum wird die Sonne als „Durchschnittsstern“ bezeichnet?

Die Sonne als einen durchschnittlichen Stern zu bezeichnen, ist wahrscheinlich eher eine Reaktion gegen die Vorstellung, dass sie etwas Einzigartiges an sich hat. Offensichtlich gibt es das für uns, da es der Stern ist, um den wir uns zufällig in einer Umlaufbahn befinden, und viel näher an ihm als jeder andere Stern, und daher wurde die Sonne historisch als ziemlich einzigartig angesehen. Aber im Laufe der Jahrhunderte haben wir entdeckt, dass weder die Sonne noch die Erde das Zentrum des Universums sind, dass die Sterne, die wir am Nachthimmel sehen, genau wie unsere eigene Sonne sind und dass einige von ihnen viel heller und/oder viel heller sind größer (in Masse oder Volumen).

Zu sagen, die Sonne sei ein durchschnittlicher Stern, ist also größtenteils ein historisches Artefakt. Es besagt, dass wir entdeckt haben, dass unser Stern im Vergleich zu keinem anderen Stern in unserer Galaxie besonders ungewöhnlich ist.

Es ist keine Behauptung, dass die Sonne im mathematischen Sinne durchschnittlich ist. Es verwendet „durchschnittlich“ im Sinne von „typisch“ oder „nicht außergewöhnlich“. Wie sich herausstellt, sind die meisten Sterne tatsächlich kleiner und weniger leuchtend als unsere Sonne, also ist sie in diesem Sinne etwas undurchschnittlich.

Als Fortsetzung der Anmerkung von @honeste_vivere zum HR-Diagramm lebt unsere Sonne wirklich mitten in einer durchschnittlichen Stadt:

Das Bild aus Wikipedia zeigt 22.000 Sterne. Wenn Sie die Temperatur eines Sterns gegen die Helligkeit auftragen, scheinen sie bestimmten Mustern zu folgen.

Unser Star liegt genau in der Mitte der langweiligen Hauptsequenz .

Warum wird die Sonne als „Durchschnittsstern“ bezeichnet?

Die Sonne ist ein gelber Zwergstern und Zwergsterne sind die häufigsten im Universum. Technisch gesehen liegt das Spektrum der Sonne im Bereich des grünen Lichts, aber wir sehen es als effektiv weiß an.

Ich neige zu der Annahme, dass, wenn Ihnen ein Astronom oder Physiker gesagt hat, die Sonne sei „durchschnittlich“, dies daran liegt, dass sie Teil der Hauptreihenlinie des Hertzsprung-Russell-Diagramms ist (siehe unten).

Die meisten Sterne auf dieser Linie werden als Zwergsterne klassifiziert .

...etwa 75 % der Sterne im Universum sind Rote Zwerge, die sich stark von der Sonne unterscheiden.

Ich bin mir nicht sicher , ob stark das beste Wort ist. Ja, rote Zwerge sind im Allgemeinen kühler, weniger massiv und ihr Inneres wird von Konvektion dominiert, aber allein dem Aussehen nach sind ihre Unterschiede nicht allzu groß.

Ich habe versucht, ein wenig zu recherchieren, und ich habe herausgefunden, dass die Sonne "durchschnittlich" ist, wenn Sie alle Zwergsterne aus Ihren Berechnungen ausschließen.

Meinst du mit all den Zwergsternen orangefarbene , gelbe, rote , weiße und braune Zwerge usw.? Wenn Sie all dies außer der Sonne eliminieren, wäre die Sonne äußerst seltsam.

Gibt es einen guten Grund, warum dies getan wird?

Ich bin mir nicht sicher, was Sie genau getan haben, aber ich denke, Sie haben möglicherweise missverstanden, was mit "durchschnittlich" gemeint ist (siehe meine Kommentare oben).

Die Sonne ist definitiv KEIN durchschnittlicher Stern, außer dass sie sich auf der wasserstoffbrennenden Hauptreihe befindet, wo$\sim 90$% der Sterne in der lokalen Sternpopulation gefunden werden.

Eine viel bessere Einschätzung der "Nicht-Durchschnittlichkeit" der Sonne erhält man, wenn man sich ein Hertzsprung-Russell-Diagramm (Leuchtkraft vs. effektive Temperatur oder äquivalent absolute Helligkeit vs. Farbe) von Sternen in einer volumenbegrenzten Stichprobe um die Sonne ansieht. Dies ist weitaus repräsentativer für eine Sternpopulation als die Betrachtung einer helligkeitsbegrenzten Probe.

Unten zeige ich das volumenbegrenzte Diagramm der Farbe gegen die absolute Größe, das ich aus den 1000 sonnennächsten Sternen abgeleitet habe (siehe Jeffries & Elliott 2003 - ein Artikel, der genau diese Frage beantworten soll), entnommen aus dem Gliese & Jahreiss (1991) dritter Katalog naher Sterne. Ich habe Spektraltypen hinzugefügt und zeige den Standort der Sonne in einem solchen Diagramm. Darunter zeige ich ein Häufigkeitshistogramm von Hauptreihensternen (eine sogenannte "Leuchtkraftfunktion"), das zeigt, wo die Sonne in Bezug auf die lokale Bevölkerung steht.

Daran können Sie erkennen, dass sich die Sonne im stark besiedelten Band der Hauptreihe befindet, aber tatsächlich leuchtender (und massereicher) ist als 88 % der Sterne auf der Hauptreihe. Ein mittlerer Stern auf der Hauptreihe hat eine absolute visuelle Größe von$\sim 11$, ist etwa 100-mal weniger leuchtend als die Sonne (300-mal schwächer in Bezug auf ihre absolute visuelle Größe) und hat eine Masse von etwa$0.3M_{\odot}$. Tatsächlich ist sogar das Beispiel, das ich unten zeige, nicht vollständig, und in den letzten Jahrzehnten wurden noch mehr Beispiele für schwache Sterne und Braune Zwerge gefunden.

Der Grund, warum die Leute denken, dass die Sonne "durchschnittlich" ist, liegt an Diagrammen wie denen auf der Wikipedia-Seite (wie in Ian Boyds Antwort zu sehen). Dies verschmilzt HR-Diagramme sowohl der lokalen Population als auch mit einer größenbegrenzten Stichprobe , die die Populationen von sehr leuchtenden Hauptreihensternen und Roten Riesen, die tatsächlich sehr selten sind, übermäßig hervorhebt.

Vergleichen Sie das obige HR-Diagramm mit dem untenstehenden, das aus Hipparcos-Parallaxen für alle Sterne besteht, die mit bloßem Auge sichtbar sind (die mit$V<6$). Die Sonne wäre ganz unten in diesem Diagramm - es gibt keine "typischen" (modalen) Sterne, die mit bloßem Auge sichtbar sind.

Wie ich im ersten Kommentar unter der ursprünglichen Frage erwähnt habe, ist das Hertzsprung-Russell-Diagramm wahrscheinlich das beste Einzelmaß für "Durchschnitt", wenn Sie nur ein Maß auswählen müssen. Aber da es anscheinend viel mehr zusätzliche Antworten und Kommentare gibt, als ich angenommen hatte, lassen Sie mich die folgenden Bemerkungen hinzufügen, die anscheinend übersehen wurden.

In Bezug auf die Sternentwicklung kann die gesamte Lebensgeschichte eines Sterns aus nur drei Parametern vorhergesagt werden: seiner anfänglichen Masse, seiner anfänglichen chemischen Zusammensetzung und seinem anfänglichen Drehimpuls. Das ist es. Wenn Sie also „Durchschnitt“ quantitativ diskutieren wollen, sollten Sie über diese drei Dinge sprechen.

Aber da es viele Beziehungen gibt, z. B. die Masse-Leuchtkraft-Beziehung, können Sie das ganze Durcheinander auf das Hertzsprung-Russell-Diagramm reduzieren, wenn Sie nicht zu quantitativ sein müssen.

Und ich möchte auch bemerken, was in den obigen Bemerkungen ein ziemlich allgegenwärtiger Fehler zu sein scheint, dass die Sonne keine "durchschnittliche Leuchtkraft" hat, weil es viel mehr Sterne gibt, die weniger leuchtend sind. Das ist ganz richtig, aber es bedeutet, dass die Sonne keine >>mittlere<< Leuchtkraft hat. Für >>Durchschnitt<< würden Sie die gesamte Leuchtkraft der Galaxie nehmen und durch dividieren wollen$\sim2.5\times10^{11}$(#Sterne in der Milchstraße). Die Energieabgabe der Galaxie ist also$\sim5\times10^{37}\mbox{watts}$, und die Sonne ist$\sim3.85\times10^{26}\mbox{watts}$. Ziemlich verdammt nah am Durchschnitt.