Was ist ein Stern?

Die Sterne umgeben uns im Weltraum, sichtbar von der Erde in der Nacht verstreut in der ganzen Galaxie. Jeder kann in einer klaren, dunklen Nacht hinaustreten und sie sehen. Sie sind die Grundlage der Astronomie, die das Studium der Sterne (und ihrer Galaxien) ist. Stars spielen eine herausragende Rolle in Science-Fiction-Filmen und TV-Shows und Videospielen als Hintergrund für Abenteuergeschichten. Was sind diese funkelnden Lichtpunkte, die in Mustern über dem Nachthimmel angeordnet sind?

Sterne in der Galaxie

Es gibt Tausende von ihnen in Ihrem Sichtfeld (mehr, wenn Sie in einem wirklich dunklen Himmel Sichtbereich sind) und Millionen außerhalb unserer Sicht. Alle Sterne sind sehr, sehr weit weg, außer der Sonne. Der Rest ist außerhalb unseres Sonnensystems. Der uns nächstgelegene heißt Proxima Centauri und liegt 4,2 Lichtjahre entfernt.

Wenn Sie eine Weile blicken, bemerken Sie, dass einige Sterne heller sind als andere. Viele scheinen auch eine schwache Farbe zu haben. Einige sehen blau aus, andere sind weiß und wieder andere gelb oder rötlich. Es gibt viele verschiedene Arten von Sternen im Universum.

Die Sonne ist ein Stern

Wir sonnen uns im Licht eines Sterns - der Sonne. Es unterscheidet sich von den Planeten, die im Vergleich zur Sonne sehr klein sind und normalerweise aus Gestein (wie Erde und Mars) oder kühlen Gasen (wie Jupiter und Saturn) bestehen. Wenn wir verstehen, wie die Sonne funktioniert, können wir einen tieferen Einblick gewinnen, wie alle Sterne funktionieren.

Umgekehrt, wenn wir viele andere Sterne im Laufe ihres Lebens studieren, ist es auch möglich, die Zukunft unseres eigenen Sterns herauszufinden.

Wie Sterne funktionieren

Wie alle anderen Sterne im Universum ist die Sonne eine riesige, helle Kugel aus heißem, glühendem Gas, die durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten wird. Es lebt in der Milchstraße, zusammen mit etwa 400 Milliarden anderen Sternen.

Sie alle arbeiten nach dem gleichen Grundprinzip: Sie verschmelzen Atome in ihren Kernen zu Wärme und Licht. So funktioniert ein Stern.

Für die Sonne bedeutet dies, dass Wasserstoffatome unter hoher Hitze und hohem Druck zusammengeknallt werden und ein Heliumatom entsteht. Der Akt des Zertrümmerns gibt Wärme und Licht frei. Dieser Prozess wird "stellare Nukleosynthese" genannt und ist die Quelle aller Elemente im Universum, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Das bedeutet, dass alles, was du siehst - und sogar du selbst - aus Atomen besteht, die in einem Stern hergestellt sind.

Wie macht ein Stern diese "stellare Nukleosynthese" und bläst sich dabei nicht auf? Die Antwort: hydrostatisches Gleichgewicht. Das bedeutet, dass die Schwerkraft der Masse des Sterns (die die Gase nach innen zieht) durch den äußeren Druck der Wärme und das Licht - den Strahlungsdruck - ausgeglichen wird, der durch die im Kern stattfindende Kernfusion entsteht.

Diese Fusion ist ein natürlicher Prozess und benötigt eine enorme Menge an Energie, um genügend Fusionsreaktionen zu initiieren, um die Schwerkraft in einem Stern auszugleichen. Der Kern eines Sterns muss Temperaturen von mehr als etwa 10 Millionen Kelvin erreichen, um mit der Fusion von Wasserstoff zu beginnen. Unsere Sonne hat zum Beispiel eine Kerntemperatur von etwa 15 Millionen Kelvin.

Ein Stern, der Wasserstoff zu Helium verbraucht, wird als "Hauptreihenstern" bezeichnet. Wenn es seinen gesamten Wasserstoff verbraucht, zieht sich der Kern zusammen, weil der Strahlungsdruck nach außen nicht mehr ausreicht, um die Gravitationskraft auszugleichen. Die Kerntemperatur steigt (weil sie komprimiert wird) und Heliumatome beginnen in Kohlenstoff zu schmelzen. Der Stern wird ein roter Riese.

Wie Sterne sterben

Die nächste Phase der Sternentwicklung hängt von ihrer Masse ab. Ein massearmer Stern, wie unsere Sonne, hat ein anderes Schicksal als Sterne mit höheren Massen. Er wird seine äußeren Schichten abblasen und einen planetarischen Nebel mit einem weißen Zwerg in der Mitte erschaffen . Astronomen haben viele andere Sterne studiert, die diesen Prozess durchlaufen haben, was ihnen einen besseren Einblick gibt, wie die Sonne ihr Leben in einigen Milliarden Jahren beenden wird.

Massensterne unterscheiden sich jedoch von der Sonne.

Sie werden als Supernovae explodieren und ihre Elemente in den Weltraum sprengen. Das beste Beispiel für eine Supernova ist der Krebsnebel im Stier. Der Kern des ursprünglichen Sterns wird zurückgelassen, während der Rest seines Materials in den Weltraum gestrahlt wird. Schließlich könnte sich der Kern komprimieren, um ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch zu werden.

Sterne verbinden uns mit dem Kosmos

Sterne werden in Milliarden von Galaxien im ganzen Universum gefunden. Sie sind ein wichtiger Teil der Evolution des Kosmos. Das liegt daran, dass all jene Elemente, die sie in ihren Kernen bilden, in den Kosmos zurückkehren, wenn Sterne sterben. Und diese Elemente verbinden sich letztendlich zu neuen Sternen, Planeten und sogar Leben! Deshalb sagen Astronomen oft, dass wir aus "Sternenkram" gemacht sind.

Herausgegeben von Carolyn Collins Petersen.