Wenn Sterne sterben


Nichts ist unvergänglich, das gilt auch für die Sterne. Aufgrund unserer eigenen sehr geringen Lebensspanne erscheinen uns die Sterne unsterblich, das sind sie aber nicht. Obwohl wir den Tod einiger Sterne schon vor über tausend Jahren beobachten konnten, wissen wir diese Ereignisse erst seit knapp hundert Jahren richtig zu deuten.

Abhängig von seiner Größe und seiner Zusammensetzung kann ein Stern auf verschiedene Arten sein Leben beenden:

  1. als Weißer Zwerg,
  2. als Supernova,
  3. als Neutronenstern oder
  4. als Schwarzes Loch.

In allen Fällen liegt dieselbe Ursache zugrunde, nämlich das Fehlen von Brennstoff. Obwohl Sterne eine gewaltige Masse haben, stürzen sie nicht einfach in sich zusammen. Ein kompliziertes Gleichgewicht von Strahlungsdruck und Gravitation hält einen Stern stabil. Überwiegt der Strahlungsdruck aus dem Inneren, dann reißt er den Stern auseinander. Wenn jedoch der Strahlungsdruck aus dem Inneren nachlässt, etwa weil der Brennstoff verbraucht ist, dann kann die Gravitation den Stern in sich zusammenfallen lassen.

Die Auswirkungen können je nach Größe des Sternes unterschiedlich sein:


 1. Weiße Zwerge:

Es ist die sanfteste Art, wie ein Stern sein Leben beenden kann. Dabei wird die Masse eines Sterns langsam zusammengedrückt, wenn der Strahlungsdruck nachlässt. Das geht soweit, bis sich die Materie von der vorhandenen Anziehungskraft nicht mehr weiter zusammendrücken lässt. Das funktioniert aber nur bei Sternen, die nicht mehr als die 1,4-fache Sonnenmasse besitzen. Alles darüberliegende besitzt zu viel Gravitation für diese Art der Entwicklung.
 
Auf die oben beschriebene Art wird auch unsere Sonne in ferner Zukunft einmal sterben. Heute hat sie mit rund 4,5 Milliarden Jahren ungefähr die Hälfte ihres Lebens hinter sich. In weiteren 4,5 Milliarden Jahren wird sie ihren gesamten Vorrat an Wasserstoff in Helium umgewandelt haben. Dann wird sie das Helium in das nächstschwerere Element umwandeln, bis auch das verbraucht ist. Dabei wird sie sich allerdings bis beinahe zur Erdumlaufbahn ausdehnen. Die Erde wird dann ein toter Wüstenplanet sein. Nachdem sie sich noch einige Male aufgebläht hat und wieder geschrumpft ist, wird sie irgendwann keinen Brennstoff mehr besitzen, den sie weiter umwandeln kann. Aus dem abgestoßenen Material wird sich ein Gasnebel bilden, der sich immer weiter ins All ausdehnt. Dann wird die Sonne immer kleiner und lichtschwächer und über viele Jahrmilliarden langsam zu einem Eisenkern von ungefähr Erdgröße ausglühen.

"Menzel 3" ist ein Beispiel für einen Stern,
der seine äußere Hülle abgestoßen hat.
Die Magnetfelder des Sterns haben die Gase so geformt,
dass man ihn auch als "Ameisennebel" bezeichnet.

 2. Supernovae:

Eine Nova ist eigentlich noch nicht das richtige Ende eines Sterns. Früher sah man das Aufleuchten eines bis dahin unbekannten Sterns am Himmel. Man hielt diese Erscheinung für eine Sterngeburt, daher kommt auch der Name (lat. "nova" = neu). In Wirklichkeit ist das plötzliche Aufleuchten aber auf ein ganz anderes Ereignis zurückzuführen, nämlich auf die Abstoßung der äußeren Hülle. Ein bisher sehr lichtschwacher Stern kann, wenn der Strahlungsdruck aus dem Inneren kurzzeitig überwiegt, seine äußerste Hülle explosionsartig abstoßen. Dabei kann die Helligkeit innerhalb weniger Tage um mehrere Größenklassen zunehmen. Der eigentliche Stern existiert danach aber weiter und kann die äußere Hülle noch mehrmals abstoßen, bis nicht mehr genug Masse vorhanden ist. Ist die Explosionsenergie nicht groß genug, werden die Gasmassen bei einem Nova-Ausbruch nicht bis in den interstellaren Raum geschleudert, sondern fallen wieder auf die Oberfläche des Sterns zurück. Dann wiederholt sich der Ausbruch in regelmäßigen Abständen.

Anders als die Nova bedeutet eine Supernova das Ende eines Sterns. Hierbei handelt es sich nämlich um eine Explosion, die den gesamten Stern auseinanderreißt. Geht ihm ab einer bestimmten Größe der Brennstoff aus, fällt er in sich zusammen. Dabei kann die Masse im Zentrum so schnell aufeinanderprallen, dass sich eine riesige Explosion entwickelt.
 
Während einer Supernova entstehen im Zentrum der Explosion durch den dort herrschenden Druck neue Elemente, die schwerer als die vorher vorhandenen sind. Auf diese Weise ist übrigens die gesamte Materie entstanden, die wir heute in unserem Sonnensystem kennen. Jedes einzelne Atom - auch unseres eigenen Körpers - war einmal Bestandteil eines Sternes, der in einer Supernova sein Leben aushauchte.
 
Wir kennen heute viele interstellare Staubwolken, die früher einmal durch eine solche Explosion entstanden sein müssen. Treffen mehrere dieser Staubwolken aufeinander, können sie sich gegenseitig anziehen und irgendwann einmal neue Sterne und vielleicht sogar Planeten bilden. Sicher scheint, dass so auch unser Sonnensystem entstanden ist.

Beispiel für eine Supernova-Explosion:
Krebsnebel "M1"


Stern im Normalzustand:
Gravitation und Strahlungsdruck
befinden sich im Gleichgewicht

Stern im Zusammenbruch:
Strahlungsdruck lässt plötzlich
nach und der Stern kollabiert

Stern zerreißt:
Einstürzendes Material prallt auf-
einander und wird zurückgeworfen

 3. Neutronensterne:

Neutronensterne sind Sterne, die am Ende ihres Lebens zusammenfallen, ähnlich den Weißen Zwergen. Allerdings besitzen sie eine noch höhere Masse und können dadurch noch kompakter werden. Durch ihre unglaublich hohe Dichte können Neutronensterne sehr schnell rotieren, ohne dabei auseinanderzuplatzen. Das funktioniert wie bei einer Schlittschuhläuferin, die ihre Pirouetten durch das Anziehen ihrer Arme ebenfalls beschleunigt. Da diese Objekte auch Strahlung aussenden, die durch die Drehung als ein Flackern von uns empfangen werden, nennt man sie auch Pulsare. Sie können auch als Abfallprodukt einer Supernova entstehen. Einer der bekanntesten Pulsare befindet sich im Krebsnebel. Die damalige Supernova wurde im Jahr 1054 von chinesischen Astronomen beobachtet und in Zeichnungen festgehalten. Sie konnte über eine längere Zeit am Tage mit bloßem Auge beobachtet werden.


 4. Schwarze Löcher:

Dies ist die extremste Art, wie ein Sternenleben enden kann. Auch hier stürzt ein Stern in sich zusammen. Seine Masse ist aber noch weit höher als bei den vorangegangenen Beispielen. Der Name des dabei entstehenden Objektes ist jedoch irreführend, denn es handelt sich keinesfalls um ein Loch. Vielmehr gibt es im Zentrum "etwas", das auf engstem Raum so viel Masse beinhaltet, dass selbst das Licht davon angezogen wird. Und da kein Licht entkommen kann, erscheint so ein Objekt schwarz. Was genau in einem schwarzen Loch vor sich geht, ist bis heute noch nicht ganz geklärt. Allerdings wäre ein Durchflug, wie in dem gleichnamigen Film von Walt Disney dargestellt, sicherlich sehr ungesund für die Astronauten.

© 1996-2017 Gerd Schiefer