Der Lebenslauf von Sternen – Teil 1

 

Vorwort:

 

Die Sterne, keiner könnte sich den wolkenlosen Himmel nachts ohne sie vorstellen. Seit Uhrzeiten packen die Sterne unsere Faszination und bringen uns immer wieder zum Staunen. In unserem Universum gibt es unzählige Sterne, alleine in unserer Milchstraße sind es über 100 Milliarden. Und es kommen jeden Tag neue hinzu, während andere wiederum verschwinden oder man kann auch sagen „sterben“. Jeder einzelne Stern hat also ein „Leben“ mit einem Anfang und einem Ende, dieses kann auch je nach Stern verschieden lang dauern. Also wie genau sieht denn das Leben eines Sternes aus? Wie läuft denn seine „Geburt“ und sein „Tod“ ab? Was passiert eigentlich nach dem „Tod“ eines Sternes und wie entwickelt sich unsere Sonne, die ja ebenfalls ein Stern wie viele andere am Nachthimmel ist, die nächsten Jahrmilliarden?

Diese und hoffentlich viele weitere Fragen will ich in dieser 3-teiligen Reihe beantworten und euch somit einen Einblick in die Astronomie und Astrophysik, insbesondere Sternenphysik geben. Ich versuche dabei möglichst verständlich und anschaulich zu schreiben, aber trotzdem viel interessantes Wissen und Fakten darin zu verarbeiten. Also in dem Sinne viel Spaß beim Lesen!

 

Euer Spaceone-Autor Jan

 

Teil 1: Die Geburt von Sternen

 

Am Anfang eines jeden Sterns steht eine riesige sogenannte Molekülwolke. Diese riesige Wolke kann man sich am besten als große Gaswolke vorstellen, nur dass die Staubteilchen zum größten Teil Wasserstoffmoleküle sind. Ein paar Elemente des Periodensystems kommen nämlich häufig nicht alleine als einzelnes Atom vor. Sie sind nicht so die Einzelgänger sondern schließen sich zu Molekülen, also Verbindungen aus mehreren Atomen zusammen. Die Wasserstoffatome sind am liebsten partnerschaftlich unterwegs und bilden so Moleküle aus zwei Wasserstoffatomen.

Neben Wasserstoff kommen in diesen Gaswolken auch andere kleine Moleküle vor, die nicht unbedingt aus Atomen des gleichen Elementes bestehen müssen. Ein Beispiel wäre da Kohlenstoffmonoxid, ein Molekül das sich aus einem Kohlenstoffatom und einem Sauerstoffatom bildet und auf der Erde zum Beispiel in den Abgasen von Autos vorkommt und für den Menschen sehr giftig ist. Außerdem gibt es in den Gaswolken auch noch ein paar Metallatome, die aber eher selten vorkommen.

Diese Gaswolken sind aber nicht besonders dicht, also wenn wir uns vorstellen mitten in einer solchen Wolke zu stehen, dann würden wir davon wahrscheinlich nicht viel mitbekommen, sondern eher denken wir wären einfach irgendwo im nirgendwo. Denn diese Wolken sind so dünn, dass in einem kompletten Würfel, der 1 Zentimeter lang, breit und hoch ist sind nur ungefähr 100 Moleküle Wasserstoff enthalten sind. Wenn man einen solchen Würfel mit Luft in dem Druck wie sie auf der Erde vorkommt füllen würde, dann wären 2x1019  Moleküle darin. Das wäre eine 2 mit 19 Nullen angehängt, kaum vorstellbar diese riesige Zahl, dagegen sind die 100 Moleküle aus unserer Gaswolke gar nichts.

Aber die Gaswolken sind selbst gigantisch groß, einige davon können bis zu 150 Lichtjahren Durchmesser besitzen, also die Strecke die Licht in 150 Jahren langer Reise zurücklegt. Zum Vergleich dazu: Diese Entfernung ist ungefähr 375 000 mal so weit wie die Strecke zwischen der Erde und dem Neptun, dem äußersten Planeten unseres Sonnensystems. Wie ich das ganze ausgerechnet hab, erspare ich euch mal lieber.

So, jetzt ist aber eine riesige und sehr flüchtige Gaswolke noch kein Stern. Dafür müssen noch viele Schritte gemacht werden.

Eine Gaswolke besitzt außerdem sogenannte Kerne, dort ist sie etwas dichter als im restlichen Bereich. Von diesem Kern geht Gravitation. Für diejenigen, die vielleicht noch nicht wissen was Gravitation ungefähr ist kann ich das ja hier nochmal kurz erklären: Gravitation ist eine Kraft, die zwischen allen Objekten, wirkt die eine Masse besitzen. Sie zieht diese Objekte praktisch zusammen. So zieht z.B. die Erde einen Apfel auf einem Baum an, sodass dieser Apfel vom Baum herunter Richtung Erde auf den Boden fällt, wenn er nicht mehr fest genug am Ast hängt. Je schwerer das Objekt ist desto stärker wirkt die Gravitation von diesem Objekt ausgehend auf andere Objekte. Wenn also der Kern eine bestimmte Masse überschritten hat zieht er die restlichen Teile der Gaswolke so stark an, dass diese praktisch auf ihn zu fallen. Dadurch wird dieser immer dichter und schwerer sodass noch mehr Gasmoleküle dazukommen und der Kern immer größer und noch dichter wird. Das kann man sich so vorstellen, als würde man aus lockerem Schnee einen Schneeball formen wollen, je mehr Schnee man verwendet und je stärker man diesen zusammenpresst (das macht bei der Gaswolke die Gravitation), desto größer und härter, also dichter wird er. Diesen gesamten Vorgang nennt man auch Kollaps und das hineinstürzende Gas bildet später eine Art Scheibe um die sich um die verdichtende Gaswolke dreht. Diese Scheibe nennt man Akkretionsscheibe und aus ihr entstehen später die Planeten des zukünftigen Sternes. Ab jetzt kann man schon von einem Protostern sprechen, also sozusagen der Vorgänger eines „echten“ Sterns.

 

Wenn eine Gaswolke dichter wird, dann wird sie wärmer. Somit heizt sich so eine Gaswolke während des Kollaps immer weiter auf und wird nach einiger Zeit richtig heiß. Temperatur von Gasen oder allgemein Materie kann man sich so vorstellen, dass alle Teilchen sich bewegen, sie fliegen praktisch kreuz und quer durch die Gegend. Je schneller sie umherfliegen, desto höher ist auch ihre Temperatur. An einem kalten Wintertag bewegen sich die Luftteilchen langsam und träge wohingegen sie an einem heißen Sommertag rasend schnell umherfliegen. Bei Festkörpern ist das übrigens genauso, bloß dass die Teilchen dort auf der Stelle schwingen.

Zurück zur Gaswolke, die schon zu einer Art Kugel zusammengefallen ist. Dort steigt also die Temperatur, die Moleküle bewegen sich immer schneller sodass sie wieder in einzelne Atome zerrissen werden, die Atome verlieren ihre Elektronen und werden so zu Atomkernen.

Die neugebildete Kugel wird immer dichter und heißer, d.h. es werden immer mehr Atomkerne die sich auf engstem Raum immer schneller in alle möglichen Richtungen bewegen. So etwas geht ähnlich wie im Straßenverkehr nicht lange gut ohne dass Atomkerne zusammenstoßen. Wenn sie noch nicht so schnell sind prallen sie einfach voneinander ab und fliegen wieder in andere Richtungen weg.

Aber in dieser sich aufheizenden Kugel werden unglaublich riesige Temperaturen erreicht, bis zu mehreren Millionen (!) °C. Und dabei bewegen sich die Atomkerne so schnell, dass wenn sie aufeinander prallen aneinander kleben bleiben und sozusagen miteinander verschmolzen werden. So entstehen aus mehreren, einzelnen Wasserstoffkernen neue, größere Elemente wie z.B. Helium, was man aus Luftballons kennt und die Stimme beim einatmen lustig klingen lässt. Bei diesem Prozess, den man auch Kernfusion nennt, werden unglaubliche Mengen an Energie frei, die unseren neugeborenen Stern leuchten lassen und ihn innen auf Temperatur halten, damit weiterhin Kerne miteinander verschmelzen können.

Jetzt beginnt das lange Leben eines Sternes, wie auch das unserer Sonne, die vor 4,6 Milliarden Jahren genau nach dem Prinzip aus einer Gaswolke entstanden ist.