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VorwortBearbeiten

Die Ergebnisse eines Sterntods werden auf dieser Seite dargestellt. Der Tod von Sternen ist die Grundlage unseres Lebens. Der Sauerstoff in unseren Lungen, ebenso wie der Stickstoff in unserer DNS, entstanden und entstehen immer noch bei solchen Kernfusionen - in Sternen, die verglühten, lange bevor die Erde entstand. Wir sind sozusagen aus den Überresten von Sternen gemacht. Das klingt für viele Menschen total unrealistisch und fremdartig, aber durch intensive Forschungen konnten zahlreiche Beweise gefunden werden, die das belegen. Der beste Beweis sind wir Menschen selbst. Sterne von der Größe unserer Sonne brennen über viele Milliarden Jahre relativ konstant, indem sie in ihrem Inneren chemische Elemente, die durch die Kernfusion entstehen, verbrennen - besser gesagt weiter verarbeiten. Ist der Brennstoffvorrat der Sterne jedoch verbraucht, sackt der Kern in sich zusammen - er kollabiert. Oft spricht man von einer Implosion. Zeitgleich erhitzen sich umliegende Schichten des Sterns, die ihn extrem aufblähen und zwar auf einen bis zu 500-fachen Durchmesser unserer Sonne. Dieser Umwandlungsprozess dauert allerdings mehrere Millionen Jahre.

Schöpfungsprozess des UniversumsBearbeiten

Das Universum bestand zu Beginn nur aus 75 % Wasserstoff und 25 % Helium und geringen Mengen Lithium. Es ist ganz simpel: Die thermonuklearen Prozesse innerhalb von Sternen sind dafür verantwortlich, dass die Vielfalt in die Welt einzog, denn Sterne erbrüteten neue Elemente, die vorher noch nicht existierten. Die leichten Elemente haben sich bereits  früh gebildet, rund 380.000 Jahre nach dem Urknall. Das war zunächst alles. Erst viele Millionen Jahre später, nachdem sich unter dem Einfluss der Gravitationskraft die ersten Sterne zusammengeballt hatten, gewann die Welt der chemischen Elemente an Vielfalt. Durch den gewaltigen Druck der Schwerkraft im Inneren der Sterne, wurde es derart heiß, dass Wasserstoff zu Helium fusionierte. Je vier Wasserstoff-Atomkerne verschmolzen so über mehrere Zwischenschritte zu einem Helium-Vier-Kern. Bei diesen Reaktionen wurde Energie frei, die von den Sonnen ins All geschleudert wurde. Genau wie bei unserer Sonne und den restlichen Sternen heutzutage. War der Wasserstoff im Inneren nun vollständig zu Helium verschmolzen, versiegte die Energiequelle. Die Schwerkraft drückte den Kern der Sonne noch stärker zusammen. Das Wasserstoffbrennen bildet demnach die erste Brennstufe. Die Stufe hielt den Stern immer in der Balance und trotz des Versiegens vermochte ein Stern das Gleichgewicht zu halten. Die Hitze stieg erneut an und eine zweite Phase der Elementenentstehung begann. Durch die Fusion zweier Heliumkerne im Inneren des Sterns entstand jetzt Beryllium, durch die Fusion dreier Heliumkerne schließlich Kohlenstoff bis hin zum Eisen. Wie in einer atomaren Zauberküche bildeten sich Stufe um Stufe immer schwerere Elemente. Fusionsstufen lautet die genaue Bezeichnung für diese Zwischenschritte. Es gibt, bis hin zum Eisen, insgesamt sechs Fusionsstufen. Dabei dienen die von der vorherigen Fusionsstufe erzeugten Elemente als Brennstoff für die nächsthöhere Fusionsstufe. Damit sie einsetzen kann, ist eine Mindesttemperatur im Kern des Sterns erforderlich und damit diese überhaupt erreicht wird, muss der Stern eine Mindestmasse besitzen.

Fusionsstufe Mindestemperatur Mindestsonnenmasse Erzeugte Elemente
Wasserstoffbrennen 10 Millionen Grad 0,08 Helium
Heliumbrennen 100 Millionen Grad 0,5 Kohlenstoff
Kohlenstoffbrennen 600 Millionen Grad 4 Magnesium Natrium Neon Sauerstoff
Neonbrennen 1,2 Milliarden Grad 8 Magnesium Sauerstoff
Sauerstoffbrennen 1,5 Milliarden Grad 8 Schwefel Phosphor Silizium Magnesium
Siliziumbrennen 2,7 Milliarden Grad 8 Nickel Cobalt Eisen

Immer mehr Hitze ist erforderlich, um die mächtiger werdenden Atome miteinander zu verbacken. Vereinigen sie sich schließlich, setzt die Fusion immer mehr Energie frei. Nach diesem Prinzip arbeitet jede Sonne im All. Dieser Verschmelzungskette ist jedoch eine natürliche Grenze gesetzt, denn das Element Eisen ist derart schwer, dass die Fusion zweier Eisenatome mehr Energie erfordert als sie hergibt. Der Sternofen würde aus diesem Vorgang also keine Energie mehr gewinnen, sondern müsste im Gegenteil selbst welche hinzufügen, um stabil zu bleiben und nicht unter dem Gewicht der eigenen Masse zusammenzufallen. Die Fusion stoppt abprupt, sobald der Kern nur noch aus Eisen besteht. Anschließend ist sein grelles Antlitz dahin und der Stern erlischt. Nach dem Tod des Sterns wird dessen Hülle in den Weltraum geschleudert und so Materie mit den neu erschaffenen Elementen in der Umgebung freigesetzt. Es sind die Bausteine zukünftiger Planeten und Sterne.

Unterschiedliche Szenarien nach dem Stillstand des FusionsprozessesBearbeiten

  • Abstoßen der Gashüllen

Die Gashülle eines Stern wird im Endstadium seiner Entwicklung extrem durcheinander gewirbelt, bedingt durch den immer heftigeren Sternwind. Nach dem Ableben eines Sterns wie unsere Sonne einer ist, wird dessen Gashülle als planetarischer Nebel abgestoßen. Jeder Stern bläst am Ende seines Lebens unglaublich viel Sternwind ab, bläht sich auf und wird instabiler. Ein Anzeichen, dass es nicht mehr lange bis zu seinem Tod dauert. Sobald die Hüllen abgestoßen sind, verbleibt alleine der Kern des Sterns zurück, umgeben von den Resten seiner einst stabilen Hülle.

  • Supernova / Hypernova
    Supernova WEB2.0

    Illustration einer Supernova, die ihre kosmische Nachbarschaft vernichtet

Eine Supernova ist eine titanische Explosion. Zum vergleich ist die Detonation einer Atombombe oder Wasserstoffbombe ein kaum erwähnenswertes Fünkchen. Ein großer Stern mit mehr als der achtfachen Masse unserer Sonne steht so ein spektakuläres Ende bevor. Der Stern hat sich danach in eine Staubwolke verwandelt - er wird buchstäblich zerfetzt. Bereits nach 20 Millionen Jahren haben diese massigen Sterne ihren Treibstoff komplett verfeuert. Sie wachsen dann zu einem Roten Riesen an, der bis zu 100.000 Mal so hell strahlt wie unsere Sonne. Danach brechen sie in einer Zehntausendstel Sekunde unter ihrem eigenen Gewicht zusammen. Im Durchschnitt sind das ungefähr mehr als 80.000 Kilometer pro Sekunde. Auf unsere Sonne übertragen würde ihr Kollaps ca. 17 Sekunden dauern, bis ihre Hülle dann vollständig eingebrochen wäre und somit ihr Antlitz am Himmel verschwände. Der nachfolgende Energieblitz würde das Sonnensystem bis in seine Grundfesten erschüttern und auf den Planeten das reinste Flammeninferno entfachen. Alles Leben würde durch den Strahlungsausbruch vernichtet. Dagegen wäre ein Sonnensturm nur eine warme Briese. Der Lichtblitz wäre dann kurzzeitig so hell wie eine Million Sonnen. Die Masse der Sonne ist jedoch zu gering für eine Supernova. Sie mutiert lediglich zum Weißen Zwerg, ohne eine gigantische Explosion zu verursachen. Die davonstiebenden Massen eines Sterns bei der Supernova hingegen flögen mit Lichtgeschwindigkeit in sämtliche Richtungen des dreidimensionalen Raums. Nach neusten Studien könnte eine Supernova sogar durch die Kollision und Verschmelzung zweier Weißer Zwerge verursacht werden, wenn diese bei ihrer Fusion einen bestimmten Grenzwert der Masse überschreiten. Dieses Aufeinandertreffen findet jedoch sehr wahrscheinlich nur äußerst selten im Universum statt, weil die Räume zwischen den Sternen zu groß sind.

Eine Hypernova ist eine Supernova mit einer elektromagnetisch abgestrahlten Energie von mehr als 1045 Joule. Sie ist über 100-mal intesiver. Eine Hypernova stellt das obere Ende der superleuchtkräftigen oder superhellen Supernovae dar. Es ist der gewaltigste Sternentod, den man sich vorstellen kann. Dabei erreichen sehr massereiche Sterne, mit Massen von mehr als 100 oder auch 150 Sonnenmassen, in ihrem Kern eine Temperatur von mehr als 1010 Grad Celsius. Je nach Masse wird der Stern dadurch entweder komplett zerrissen oder zu einem Schwarzen Loch. Der Kern des Sterns kollabiert. Ein gleisender Gammablitz, so hell wie Milliarden Sonnen, leuchtet auf. Eine gigantische Schockwelle geht durch den Stern, zerreißt ihn in Millionen Stücke und schleudert seine Hülle in den Weltraum. Die dabei freiwerdende Gammastrahlung hätte für jeden Planeten in der unmittelbaren Umgebung katastrophale Konsequenzen. Kommt es in weniger als 3.000 Lichtjahren Entfernung zu einer Hypernova, wäre das Leben auf der Erde in Gefahr. Auch in noch größerer Entfernung könnte ein ähnliches Ereignis zumindest elektronsiche Systeme schwer beschädigen. Eine Supernova müsste sich innerhalb von 60 Lichtjahren um die Erde ereignen, damit ihre Auswikrungen eine Gefahr darstellen. Die Dauer von Supernovae- und Hypernovaeexplosionen dauern dabei nur einige Sekunden. Es wurden auch schon Strahlungsausbrüche registriert, die länger als eine halbe Stunde andauerten. Gammablitze von weniger als zwei Sekunden stammen dagegen von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern, die miteinander kollidieren und verschmelzen.

Entstehungsobjekte nach dem Kollabs eines SternsBearbeiten

  • Planetarischer Nebel
    Planetairscher Nebel WEB2.0

    Sterne hinterlassen nach ihrem Ableben eine Wolke aus chemischen Elementen, die sie erbrütet haben

Planetarische Nebel zählen zu den faszinierendsten und vielfältigsten Objekten im All und das mit einer Fülle verschiedener Formen. Sie reichen von kugelförmigen Blasen über Doppel- und Dreifachhüllen, bis hin zu völlig irregulären Gebilden. Ein planetarischer Nebel umgibt einen Stern, der einst wie unsere Sonne war. Ein Gas und Plamsaring ist alles, was von seiner äußeren Hülle übrig geblieben ist. Durch die UV-Strahlung, die während der Kernfusion im Inneren freigesetzt wird, beginnt das Gas zu leuchten. Grün und Violett stehen z.B. für Wasserstoff und Helium, die Grundelemente des Universums. Rot und Blau für Stickstoff und Sauerstoff, die Bausteine des Lebens auf der Erde. Somit gelten sie als Geburtsort neuer Sternengenerationen, angereichert mit chemischen Elementen. In so einem Nebel entstanden auch unsere Sonne und die Planeten des Sonnensystems und schließlich wir Menschen und das Leben auf der Erde.

  • Weißer Zwerg
    Weißer Zwerg WEB2.0

    Einst wird auch unsere schöne Sonne zu einem Weißen Zwerg mutieren

Der Kern eines Sterns bleibt nach dem Abstoßen der Gashüllen noch intakt, wenn auch in einer etwas abgewandelten Form. Dieser Rest entwickelt sich zu einem Weißen Zwerg - weiß und unglaublich heiß. Ein Zwerg, aber mit ungeheurer Dichte. Wenn ein Stern wie in der Größenordnung unserer Sonne stirbt, wird er so komprimiert, dass ein Kubikzentimeter seiner Masse eine Tonne wiegen würde. Zum Vergleich: Ein Spielzeugwürfel hat in etwa die gleichen Proportionen, aber dieser wiegt gewiss nicht eine Tonne. Dieses Schicksal steht auch unserer Sonne bevor. In etwa vier Milliarden Jahren beginnt sie sich langsam aufzublähen und entwickelt sich zunächst über das Stadium des Gelben Riesen hinweg bis zum Roten Riesen. Zwei Milliarden Jahre später, also aus heutiger Sicht in sechs Milliarden Jahren, wird auch sie zum Weißen Zwerg mutieren. Ihr Untergang bedeutet das Ende für das Leben auf der Erde, da keine Wärme mehr produziert wird und für unser Sonnensystem die schützende Lebenszone verschwindet. Für astronomische Verhältnisse sind Weiße Zwerge winzig, etwa einige Kilometer, dafür glühen sie bis zu 100.000 Grad Celsius heiß. Sie entpuppen sich zudem als Produktionsstätte für Edelgase, wie zum Beispiel Xenon und Krypton. Sie gehören zu den seltensten Elementen auf der Erde. Auch Sterne können diese Raritäten enthalten. Die Weißen Zwerge sind im Grunde nichts anderes als ausgebrannte Sonnen. Von ihnen sind den Angaben nach etwa 10.000 Stück bekannt. Nach dem langen Stadium des Weißen Zwergs geht es weiter mit dem Stadium des Schwarzen Zwergs.

  • Schwarzer Zwerg
    Schwarzer Zwerg WEB2.0

    Schwarze Zwerge sind der armselige Rest eines einst strahlenden Sterns

Sie sind das letzte Stadium eines Weißen Zwergs, wenn dessen restliche Energie verbraucht ist bzw. die Oberflächentemperatur soweit gefallen ist, dass weder Wärme noch sichtbares Licht mehr abgestrahlt werden. Nach der vorherrschenden Meinung der Astrophysik ist das Universum mit seinen 13,8 Milliarden Jahren noch nicht alt genug, um Schwarze Zwerge hervorzubringen. Die Temperaturen der kühlsten Weißen Zwerge entsprechen der beobachtbaren Grenze des Alters des Universums. Wir können aber davon ausgehen, dass sich Weiße Zwerge so entwickeln werden.

  • Pulsar / Neutronenstern
    Pulsar WEB2.0

    Gammastrahlen brechen an beiden Polen des Pulsars heraus - eine tödliche Gefahr

Das Innere eines Nebels, vielmehr der Kern eines Sterns, der zuvor durch eine Supernova vernichtet wurde, ist noch nicht zur Ruhe gekommen. Im Zentrum befindet sich ein sogenannter Pulsar, ein sich schnell rotierender Neutronenstern. Der Durchmesser des Kerns beträgt nur noch 20 Kilometer bei extrem hoher Dichte. Die Gravitation hat den einst gigantischen Stern auf diese Größe komprimiert. Ein Stecknadelkopf seiner Masse könnte hunderte oder sogar Millionen Tonnen wiegen. Während er schrumpfte begann er sich immer schneller zu drehen, wie ein Eiskunstläufer bei der Pirouette. Die Rotation erzeugt gebündelte elektromagnetische Strahlen, die an beiden Polen ins All hinaus schießen. Ihre Energie erleuchtet auch die Wolken aus Gas und Staub in der Umgebung. Die Strahlung hier ist noch weitaus höher als auf der Sonne. Wäre ein Pulsar so nahe wie unser Stern, würde seine kosmische Strahlung alles Leben auf der Erde vernichten. Die Signale eines Pulsars können wir auf der Erde in Millionen von Lichtjahren als elektromagnetische Wellen emfangen und zwar in Form von Pulsen, so regelmäig, dass man eine Uhr nach ihnen stellen könnte. Einige folgen im Sekundentakt, andere sogar 1.000-mal so schnell. Macht man die Pulsschläge mit Lautsprechern hörbar, dann ertönen sie wie ein penetrantes Hämmern oder sie verschmelzen scheinbar zu einem einzigen Pfeifton, weil wir die winzigen Abstände dazwischen nicht mehr wahrnehmen können. Vielleicht am Verblüffensten ist, dass sich einige der Winzlinge mehrere Zehntausend Mal pro Minute um die eigene Achse drehen können, wieder andere sogar mehrere Tausend Mal pro Sekunde. Die Magnetfelder, die dabei entstehen, sind teilweise bis zu 100 Billionen Mal stärker als das der Erde. Dieses Schicksal ereilt allerdings nicht einmal eine von 100 Sonnen.

  • Magnetar
    Magnetar WEB2.0

    Die Kräfte eines Magnetars sind unvorstellbar

Ein Neutronenstern, dessen Magnetfeld das 1.000-fache des bei Neutronensternen üblichen Wertes aufweist, sind ganz besondere Energiebündel. Man schätzt, dass etwa zehn Prozent aller Neutronensterne zu dieser besonderen Sternklasse zählen. Es ist die Rede von einem Magnetar. Man kennt mehr als ein Dutzend Röntgenquellen in unserer Milchstraße, die als Kandidaten für Magnetare angesehen werden. Diese Objekte erleiden in unregelmäßigen Abständen Gamma- und Röntgenausbrüche mit einer Dauer von wenigen zehntel Sekunden. In dieser kurzen Zeit wird manchmal so viel hochenergetische Strahlungsenergie freigesetzt wie die Sonne in etwa 150.000 Jahren abstrahlt. Ein Magnetar hat ein so extremes Magnetfeld, dass er bei einem Abstand von einigen hundert Millionen Kilometern alles Leben auf der Erde vernichten könnte. Würde sich ein Magnetar nähern, dann begänne man sein starkes Magnetfeld allmählich zu spüren. Er würde dann beispielsweise Schmuck vom Körper reisen, wie Uhren oder Ohringe. Elektronsiche Geräte würden gestört. Mit abnehmender Distanz würde das Energiefeld immer größer und bei den Lebewesen irgendwann sogar zum Herzstillstand führen. Schließlich könnte seine gewaltige Kraft sogar die Atome unseres Körpers auseinanderreißen.

  • Schwarzes Loch
    Schwarzes Loch WEB2.0

    Ein Sinnbild des Todes im Universum - ein Schwarzes Loch

Ein Pulsar oder Magnetar ist ein tödliches Phänomen in unserem Universum, doch sie sind ziemlich harmlos, verglichen mit dem, was man auch gerne als die Dunkle Macht bezeichnet. Das folgende Objekt ist so dunkel, dass die dahinter liegenden Sterne unsichtbar werden. Der Überrest eines riesigen Sterns und ein Sinnbild des Todes in unserem Universum. Massereiche Sternmonster, wie z.B. Überriesen oder Hyperriesen, schrumpfen am Ende ihres Lebenszyklus nicht zu einem Weißen Zwerg, einem Pulsar oder Magnetar. Sie verdichten ihre Materie immer weiter. Am Ende soweit, dass sie auf wenige Kilometer Durchmesser komprimiert ist. Noch viel dichter als ein Pulsar. Mit unheimlichen Konsequenzen. Zu einem Schwarzen Loch. Alles, was einem Schwarzen Loch zu nahe kommt, wird verschlungen. Seine Anziehungskraft ist so extrem, dass nicht einmal Lichtstrahlen entkommen können. Schwarze Löcher sind furchtbar schwere Objekte. Sie sind so schwer, dass sich in ihrem Einflussbereich sogar die Raumzeit krümmt. Und wenn ein Objekt immer schwerer wird, dann krümmt sich die Raumzeit auch immer weiter. Bei einem Schwarzen Loch hingegen ist die Raumzeit sogar komplett abgeschottet. Es ist quasi ein Universum für sich. Einstein sprach von der Supergravitation, die die Schwarzen Löcher beherrschen.

Ein Asteroid besteht beispielsweise aus festem Gestein, trotzdem würde er erbarmungslos in den Schlund gezerrt, als sei er förmlich aus Gummi. Der Asteroid wäre nach ein paar Sekunden verschwunden und tatsächlich weiß bis heute niemand wohin. Wenn ein Mensch in die Nähe eines Schwarzen Lochs käme und mit einem Bein hineinstiege, würde er auseinandergerissen. Zwei Menschen, die sich am Rand des Lochs unterhalten, würden sich mit der Zeit immer schlechter sehen und hören. Die Stimmen würden tiefer und langsamer, schließlich würden sie in das „Nichts“ gerrissen. Im Zentrum eines Schwarzen Lochs endet auch unsere Vorstellungskraft. Hier existiert keine Zeit, kein Raum und die Regeln der Physik sind außer Kraft gesetzt. Es findet nicht eine einzige Informationsübertragung statt. Hier stößt auch die Wissenschaft an ihre Grenzen. Man vermutet nur, dass Millionen Schwarze Löcher alleine in unserer Galaxie existieren. Möglicherweise gibt es sogar mehr Schwarze Löcher als Sterne am Himmel. Sie verschlingen einfach alles, was ihnen zu nahe kommt. Auch für bestehende, noch leuchtende Sterne, gibt es kein Entkommen. Genauso gibt es kein Entkommen für Planeten oder Monde, die unglücklicherweise in ihren Einflussbereich gelangen. Ein Schwares Loch tritt häufig bei Partnersternen auf. Also in Sonnensystemen, die mehrere Sterne besitzen. Einer der Sterne mutierte zum Schwarzen Loch, während der andere weiter existiert. Das entstandene Schwarze Loch zieht nun quasi mithilfe seiner enormen Gravitation an dem noch existierenden Stern und saugt dessen Materie in seinen Schlund. Dabei leuchtet das Gas des Sterns kurz vor dem Eintreten hell auf und es entsteht unglaubliche Hitze. Nicht selten bewegen sich die dabei entstehenden Spiraljets um das Loch mit Lichtgeschwindigkeit in die Dunkelheit.

Schwarzes Loch verschlingt Stern WEB2.0

Ein Stern gerät in den Sog eines Schwarzen Lochs und wird verschlungen

Dieser Prozess, dieses Verzehren eines Sterns oder anderen Objekten im Universum durch ein Schwarzes Loch kann mehrere Millionnen Jahre dauern. Am Ende ist das Opfer aus dem sichtbaren Universum verschwunden - hat sich einfach aufgelöst. Wohin genau, weiß niemand. Das wirft natürlich philosophische Fragen auf. Beginnt hinter dem Schwarzen Loch tatsächlich das Nichts, in dem alle Informationen verloren gehen? Oder sind Schwarze Löcher vielleicht sogar Übergänge in ein Paralleluniversum? Wir wissen es nicht.

Ein interessanter Aspekt in Zusammenhang mit diesen Strukturen ist, das im Grunde jedes Objekt ein Schwarzes Loch werden könnte. Die Masse eines Körpers müsste nur stark genug auf einen winzigen Punkt kompriemiert werden. Allerdings haben nur die Sterne die nötigen Vorraussetzungen, um diesen Vorgang zu durchlaufen. Man hat ausgerechnet, auf welchen Durchmesser beispielsweise die Erde, also genauer gesagt ihre Masse, zusammengepresst werden müsste, um zu einem Schwarzen Loch zu werden. Das Ergebnis liegt bei unglaublichen neun Millimetern. Die Sonne müsste auf knapp drei Kilometer und der menschliche Körper im Durchschnitt auf 10-23 Zentimeter gepresst werden, um zu einem Schwarzen Loch zu mutieren. Dies entspricht der Zahl Null mit einem Komma und dann weiteren 27 Nullen bevor die Ziffer 1 auftaucht. Ein Trilliardstel Zentimeter. Wir merken, dass unsere Galaxie komplexer ist als wir vielleicht dachten. Je mehr wir entdecken, umso weniger wissen wir.

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