Der Lebenszyklus von Sternen

Lange Zeit war die Frage nicht geklärt, ob die Sterne schon seit Beginn des Universums existieren. Inzwischen wissen wir: Auch Sterne sind nur Menschen - das heißt genau wie Menschen und alle anderen Lebewesen werden sie geboren, sie leben eine gewisse Zeit und sterben anschließend. Auch Sterne haben einen Lebenszyklus, dem sie nicht entkommen können.

Unser Zentralgestirn, die Sonne, ist vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren entstanden. Damit hat sie ungefähr die Hälfte ihrer Lebenszeit erreicht. In ungefähr 4 Milliarden Jahren wird dieser Stern, der das Leben auf der Erde erst möglich macht, ebenfalls vergeben wie viele andere Sterne vor ihm.

Der hier beschriebene Prozess der Sternentstehung dauert viele Millionen Jahre.

Gasnebel sind die stellaren Kreißsäle

Sterne entstehen in gigantischen Gasnebeln im Weltraum. In diesen stellaren Kreißsälen entwickeln sich gleichzeitig mehrere Tausende oder sogar Millionen von Sternen. Ein prominentes Beispiel für einen Gasnebel ist der Orionnebel, denn er ist mit bloßen Auge zu erkennen: Arabische Astronomen beobachteten ihn bereits im Mittelalter. Der Orionnebel befindet sich im Sternbild des Orion unter den Gürtelsternen und ist auf dem Bild mit seiner Katalognummer M42 markiert. Mit bloßem Auge erkennt man allerdings wie auf dem Bild zu sehen bei guten Bedingungen nur einen verwaschenen roten Fleck.

Position des Orionnebels im Sternbild Orion (Bild: Wikipedia)

Der Orionnebel ist ungefähr 1350 Lichtjahre von uns entfernt und sein Durchmesser beträgt 30 Lichtjahre. Er ist eines der aktivsten Sternentstehungsgebiete in unserer Nachbarschaft. Eigentlich ist der Orionnebel Teil einer viel größeren Gaswolke, die aber unsichtbar ist. Der Orionnebel ist sichtbar, weil das Gas von dem Licht junger Sterne beleuchtet wird. Die hellen blauen Sterne sind "fertige" Sterne, die sich langsam von ihrer Geburtsstätte entfernen.

Der Orionnebel (Bild: Nasa)

Der Anstoß zur Sternentstehung

Sterne sind nicht auf einmal da, sondern sie sind das Endprodukt eines langen Entwicklungsprozesses, an dessen Anfang die Gaswolke steht. Die Wasserstoffatome, die die Grundbausteine für Sterne darstellen, liegen in den Wolken an verschiedenen Stellen unterschiedlich dicht zusammen. Je dichter ein solches Gebiet ist, desto größer ist dessen Anziehungskraft. Die dichten Gebiete ziehen immer mehr Wasserstoffatome an. Dadurch steigt die Masse dieser Gebiete an und mit ihr auch die Anziehungskraft. Je mehr Materie angezogen wird, desto stärker wird die Gravitation und schließlich fallen diese Gebiete in sich zusammen.

Und damit beginnt der Geburtsprozess eines Sterns, dessen Leben ein empfindliches Gleichgewicht zwischen zwei Kräften ist.

Ein empfindliches Gleichgewicht zwischen zwei Kräften

Wie bereits erwähnt, wirkt die Gravitation auf den jungen Stern und möchte diesen zusammendrücken. Der Stern muss dieser zerstörerischen Kraft entgegenwirken und das gelingt ihm mittels einiger einfacher physikalischer Prinzipien.

Je höher die Dichte, desto höher ist die Temperatur. In dem jungen Stern wird es also richtig heiß. Das ist wichtig, denn die Temperatur drückt nach außen. Das ist das gleiche Prinzip wie bei einem Heißluftballon. Die heiße Luft drückt den Ballon nach oben, denn heiße Luft steigt nach oben. Auch wer schon einmal in der Saune war, wird das wissen. Und im Stern drückt die Temperatur nach außen und wirkt so der Gravitation entgegen.

Wer schon einmal auf einem Kettenkarussell war, kennt auch die zweite Kraft, die hier eine entscheidende Rolle spielt: Das Kettenkarussell dreht sich mit hoher Geschwindigkeit und die Passagiere werden nach außen gedrückt. Das Gleiche geschieht bei einem Stern. Er rotiert mit einer Geschwindigkeit, bei der das Kettenkarussell alt aussieht. Und die Rotation drückt ebenfalls nach außen und wirkt dem Zusammenfallen entgegen.

Dabei ist das Gleichgewicht zwischen der Gravitation und den Kräften im Innern des Sterns wichtig. Beide Seiten sind zerstörerisch und gleichzeitig lebenswichtig für den Stern: Ist die Gravitation zu stark, wird der junge Stern einfach zusammengedrückt. Ist sie zu schwach, wird der Stern zerrissen. Das empfindliche Gleichgewicht zwischen diesen Kräften muss bewahrt werden - und es bestimmt am Ende auch das Schicksal des Sterns.

Hängt euch die Sterne an die Wand

Solar Activity on the Sun (Bild: Stocktrek Images / AllPosters)

Protosterne sind die Stern-Embryos - Geburt oder Fehlgeburt

Die Vorläufer der "richtigen" Sterne werden als Protosterne bezeichnet. Ob Protosterne wirklich zu Sternen werden, ist nicht sicher. Es kann sich auch um Fehlgeburten handeln, denn das Lebenselixier eines Sterns, die Kernfusion, muss starten. Bei der Kernfusion verschmelzen Wasserstoffatome zu Heliumatomen. Es ist praktisch der entgegengesetzte Prozess zur Kernspaltung in unseren Atomkraftwerken und erzeugt ungeheure Mengen Energie. Doch damit dieser Prozess überhaupt starten kann, muss die Temperatur im Innern des Sterns mindestens 10 Millionen °C erreichen. Damit dies geschehen kann, muss die Masse mindestens ein Zehntel der unserer Sonne betragen.

Objekte, die kleiner sind, können niemals mit der Kernfusion starten, da sie niemals die benötigte Temperatur erreichen. Sie kühlen aus und werden zu sogenannten Braunen Zwergen - misslungene Sterne, die niemals eine eigene Leuchtkraft entwickeln werden.

Stern-Kindergärten

Die Nebel sind nicht nur Kreißsäle, sondern auch Kindergärten für die Sterne, denn hier entstehen die Sterne in großen Gruppen. Und sie bleiben auch eine bestimmte Zeit ihres Lebens in diesen Gruppen zusammen. Doch der Nebel und seine Sterne rotieren wie alle Objekte - und zwar um das Zentrum der Galaxie. Durch diese Rotation und den Strahlungsdruck der Sterne zerstreut sich der Nebel allmählich und die Sterne entfernen sich zuerst von ihrer Geburtsstätte und schließlich auch voneinander. Allerdings trennen sie sich meistens nicht ganz voneinander, sondern bleiben als Doppelsternsysteme oder sogar Dreifachsternsysteme zusammen. Ein einzelner Stern wie unsere Sonne ist eher selten.

Die Plejaden, das Siebengestirn, sind ein solcher Sternkindergarten. Mit bloßem Auge können wir sechs oder sieben helle Sterne erkennen, aber in Wirklichkeit besteht dieser Sternhaufen aus etwa 1200 Sternen. Im Hintergrund kann man noch Reste des Gasnebels erkennen, in dem die Sterne entstanden sind. Auch diese Sterne werden sich im Laufe der nächsten Millionen Jahre voneinander trennen und eigene Wege gehen.

Die Plejaden (Siebengestirn) (Bild: Nasa)

Autor seit 5 Jahren
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