Sternentstehung und Lebenszyklus: Von Molekülwolken zu Sternenresten

Jeder, der den Nachthimmel betrachtet, ist von den Sternen fasziniert. Seit der Urgeschichte haben Menschen die Sterne studiert und über sie nachgedacht. Erst in diesem Jahrhundert und mit dem Einsatz fortschrittlicher Wissenschaft konnten Kosmologen und Astrophysiker die Natur der Sterne verstehen – woraus sie bestehen und wie sie entstehen.

Funktion

Die Physik hinter den Sternen ist einfach. Sterne werden geboren, leben und sterben basierend auf Gravitation, Druck und Hitze. Alle Sterne beginnen als Molekülwolken – riesige Gaswolken, die meist aus Wasserstoff bestehen. Wenn die Wolke eine bestimmte Größe erreicht, verursacht die Gravitation, dass sie zu kollabieren beginnt. Dies verursacht, dass die Teilchen in der Wolke an Geschwindigkeit und Temperatur zunehmen. Schließlich kollabiert die Molekülwolke in einen sehr heißen Zustand namens Plasma, der Licht und Wärme abgibt. Die Plasmawolke wird Protostern genannt. Der Protostern wird weiter kollabieren. Wenn er massiv genug ist, werden Hitze und Druck schließlich die Kerne im Zentrum des Protosterns entzünden. Diese Kernfusion signalisiert die Geburt des Sterns und die Hauptreihenphase wird beginnen. Der Stern wird weiterhin seinen Brennstoff verbrennen. Wenn er einen Großteil seines Wasserstoffs verbraucht hat, wird der Stern beginnen, Helium zu fusionieren. Wenn der Stern durchschnittlicher Größe wie unsere Sonne ist, wird er seine Rote-Riesen-Phase beginnen, in der er an Größe zunehmen und an Temperatur abnehmen wird. Sterne sterben auf verschiedene Weise, abhängig von ihrer Masse. Durchschnittlich große Sterne enden entweder, wenn ihr Brennstoff ausgeht, als stabiler Weißer Zwerg oder sterben gewaltsam in einer Nova-Explosion.

Zeitrahmen

Der folgende Zeitrahmen nimmt einen durchschnittlichen Stern von etwa 1 Sonnenmasse (Größe der Sonne) an:

Molekülwolkenphase: 1 Milliarde Jahre
Protosternphase: 1 Milliarde Jahre
Hauptreihenphase: 10 Milliarden Jahre.
Roter-Riesen-Phase: 1 Milliarde Jahre
Kollaps: 0,5 Milliarden Jahre

Merkmale

Sterne variieren in Farbe und Größe. Nicht-Kosmologen beurteilen einen Stern oft nach seiner Helligkeit am Nachthimmel. Dies kann irreführend sein, da die Entfernung der Sterne vom Betrachter dramatisch variieren kann. Die hellsten Objekte am Nachthimmel sind tatsächlich Planeten, die viel kleiner sind als die schwachen Sterne um sie herum, dies aber durch ihre Nähe zur Erde wettmachen. Die Sonne ist ein durchschnittlicher Stern. Es gibt Sterne in unserer Galaxie, die viele Größenordnungen größer sind als die Sonne. Siehe das Bild unten zum Vergleich.

Bedeutung

Ohne Sterne wäre das Universum ein sehr kalter, dunkler Ort. Es gäbe keine Elemente außer Wasserstoff, da alle anderen Elemente durch Kernfusion im Kern von Sternen entstehen. Über die Milliarden Jahre der Existenz des Universums haben viele Sterne diese Elemente in Explosionen ausgestoßen, die Supernovae genannt werden. Diese schwereren Elemente haben Planeten wie die Erde gebildet. Alle Elemente, die kohlenstoffbasiertes Leben ausmachen, wurden ebenfalls im Kern der Sterne gebildet.

Identifikation

Sterne werden nach ihren Positionen am Nachthimmel identifiziert. Mit bloßem Auge haben Menschen die Sterne seit Jahrhunderten katalogisiert. Diese Muster werden Sternbilder genannt. Beispiele für bekannte Sternbilder, die auf der Nordhalbkugel sichtbar sind, sind der Große Wagen (Ursa Major) und Orion. Obwohl die meisten Menschen heute nicht mehr an die Mythen über die Sternbilder glauben, beziehen sich Astronomen immer noch auf sie als Markierungen am Nachthimmel.