Stern
Ein Stern ist ein sehr großer Ball aus hell glühender heißer Materie im Weltraum. Diese Materie wird Plasma genannt. Sterne werden durch die Schwerkraft zusammengehalten. Sie geben Wärme und Licht ab, weil sie sehr heiß sind.
Sterne sind heiß, weil in ihnen Kernreaktionen stattfinden. Diese Reaktionen nennt man Kernfusion. Bei der Kernfusion entstehen Licht und Wärme und immer größere chemische Elemente. Sterne enthalten sehr viel Wasserstoff. Bei der Kernfusion wird Wasserstoff in Helium umgewandelt. Wenn ein Stern alt wird, beginnt er, das Helium in andere größere chemische Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff umzuwandeln. Bei der Kernfusion wird sehr viel Energie erzeugt. Die Energie macht den Stern sehr heiß. Die von Sternen erzeugte Energie bewegt (strahlt) sich von ihnen weg. Ein Großteil der Energie verlässt den Stern als Licht. Der Rest verlässt den Stern als andere Arten elektromagnetischer Strahlung.
Eine Sternentstehungsregion in der Großen Magellanschen Wolke. NASA/ESA-Bild
Der offene Sternhaufen Pismis 24 befindet sich im Nebel NGC 6357. Er besitzt einige der größten bekannten Sterne. Pismis 24-1 hat fast die 300-fache Masse der Sonne. Es ist ein Mehrfachsystem aus mindestens drei Sternen. Die seltsamen Formen, die die Wolken annehmen, sind eine Folge der gewaltigen Strahlung, die von diesen riesigen, heißen Sternen ausgesandt wird. Dieses Bild kombiniert Bilddaten mit drei verschiedenen Filtern im sichtbaren Licht vom 1,5-Meter-Teleskop des dänischen 1,5-Meter-Teleskops am ESO-Observatorium La Silla in Chile.
Der Krebsnebel, Überreste einer Supernova, die um 1050 n. Chr. zum ersten Mal gesehen wurde
Sonne der Erde
Der erdnächste Stern ist die Sonne. Die Energie der Sonne unterstützt fast alles Leben auf der Erde, indem sie Licht für Pflanzen liefert. Pflanzen wandeln das Licht in einem Prozess namens Photosynthese in Energie um. Die Energie der Sonne verursacht auch Wetter und Feuchtigkeit auf der Erde.
Wir können andere Sterne am Nachthimmel sehen, wenn die Sonne untergeht. Wie die Sonne bestehen sie hauptsächlich aus Wasserstoff und ein wenig Helium und anderen Elementen. Astronomen vergleichen diese anderen Sterne oft mit der Sonne. Ihre Masse wird zum Beispiel in Sonnenmassen angegeben. Ein kleiner Stern kann 0,2 Sonnenmassen haben, ein großer 4,0 Sonnenmassen.
Planeten
Die Erde und andere Planeten bewegen sich um die Sonne (Umlaufbahn). Die Sonne und alle Dinge, die die Sonne umkreisen, werden Sonnensystem genannt. Viele andere Sterne werden von Planeten umkreist: Diese Planeten werden als Exoplaneten bezeichnet. Wenn Sie sich auf einem Exoplaneten befänden, würde unsere Sonne wie ein Stern am Himmel aussehen, aber Sie könnten die Erde nicht sehen, weil sie zu weit entfernt wäre.
Zahlen, Entfernungen
Proxima Centauri ist der Stern, der unserer Sonne am nächsten ist. Er ist 39,9 Billionen Kilometer entfernt. Er ist 4,2 Lichtjahre entfernt. Das bedeutet, dass das Licht von Proxima Centauri 4,2 Jahre braucht, um die Erde zu erreichen.
Astronomen gehen davon aus, dass es eine sehr große Anzahl von Sternen im Universum gibt. Das beobachtbare Universum enthält mehr als 2 Billionen (1012) Galaxien und insgesamt bis zu schätzungsweise 1×1024 Sterne (mehr Sterne als alle Sandkörner auf dem Planeten Erde). Das heißt, 1.000.000.000.000.000.000.000.000 Sterne, das ist ein Vielfaches der wenigen hundert Milliarden Sterne in der Milchstraße (unserer Galaxie).
Die meisten Sterne sind sehr alt. Man nimmt gewöhnlich an, dass sie zwischen 1 Milliarde und 10 Milliarden Jahre alt sind. Die ältesten Sterne sind 13,7 Milliarden Jahre alt. Das ist so alt wie das Universum. Einige junge Sterne sind nur wenige Millionen Jahre alt. Junge Sterne sind meist heller als alte Sterne.
Sterne sind unterschiedlich groß. Die kleinsten Sterne sind Neutronensterne, die eigentlich tote Sterne sind. Sie sind nicht größer als eine Stadt. Ein Neutronenstern hat eine große Menge an Masse auf einem sehr kleinen Raum.
Hyperriesensterne sind die größten Sterne im Universum. Sie haben einen Durchmesser, der über 1.500 Mal größer ist als der der Sonne. Wenn die Sonne ein Hyperriese wäre, würde er bis zum Jupiter reichen.
Der Stern Beteigeuze ist ein Roter Überriese. Obwohl diese Sterne sehr groß sind, haben sie auch eine geringe Dichte.
Einige Sterne sehen heller aus als andere Sterne. Dieser Unterschied wird in Form der scheinbaren Helligkeit gemessen. Es gibt zwei Gründe, warum Sterne unterschiedliche scheinbare Helligkeiten haben. Wenn ein Stern sehr nahe bei uns ist, erscheint er viel heller. Dies ist genau wie bei einer Kerze. Eine Kerze, die uns sehr nahe ist, erscheint heller. Der andere Grund, warum ein Stern heller erscheinen kann, ist, dass er heißer ist als ein anderer kühlerer Stern.
Sterne geben Licht, aber auch Sonnenwind und Neutrinos ab. Dies sind sehr kleine Materieteilchen.
Sterne bestehen aus Masse und Masse macht Schwerkraft. Die Schwerkraft bewirkt, dass Planeten Sterne umkreisen. Aus diesem Grund umkreist die Erde die Sonne. Die Schwerkraft von zwei Sternen kann dazu führen, dass sie sich gegenseitig umkreisen. Sterne, die sich gegenseitig umkreisen, werden Doppelsterne genannt. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es viele Doppelsterne gibt. Es gibt sogar Gruppen von drei oder mehr Sternen, die sich gegenseitig umkreisen. Proxima Centauri ist ein kleiner Stern, der andere Sterne umkreist.
Die Sterne sind nicht gleichmäßig über den gesamten Weltraum verteilt. Sie sind in Galaxien gruppiert. Eine Galaxie enthält Hunderte von Milliarden von Sternen.
Sterne haben viele Größen. Der Stern, den der Planet PSR B1257+12 B umkreist, ist nur 20 Kilometer groß, aber VY Canis Majoris ist 2,8 Milliarden km groß.
Geschichte der sehenden Sterne
Sterne waren in der ganzen Geschichte für Menschen auf der ganzen Welt wichtig. Sterne sind Teil der religiösen Praktiken gewesen. Vor langer Zeit glaubten die Menschen, dass Sterne niemals sterben könnten.
Astronomen organisierten die Sterne in Gruppen, die Konstellationen genannt wurden. Sie benutzten die Sternbilder, um die Bewegung der Planeten zu sehen und die Position der Sonne zu erraten. Die Bewegung der Sonne und der Sterne wurde zur Erstellung von Kalendern verwendet. Die Kalender wurden von den Bauern benutzt, um zu entscheiden, wann sie Getreide pflanzen und wann sie ernten sollten.
Die Menschen haben schon vor langer Zeit Muster in den Sternen gesehen. Dies ist das Sternbild des Löwen Löwe aus dem Jahr 1690, wie es sich Johannes Hevelius vorstellte.
Das Leben der Sterne
Sterne entstehen in Nebeln. Dies sind Bereiche, die mehr Gas enthalten als der normale Raum. Das Gas in einem Nebel wird durch die Schwerkraft zusammengezogen. Der Orionnebel ist ein Beispiel für einen Ort, an dem Gas zusammenkommt und Sterne bildet.
Sterne verbringen die meiste Zeit ihres Lebens damit, Wasserstoff mit Wasserstoff zu verbinden (fusionieren), um Energie zu gewinnen. Bei der Verschmelzung von Wasserstoff entsteht Helium und es wird viel Energie erzeugt. Um Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen, muss er sehr heiß sein und der Druck muss sehr hoch sein. Die Fusion findet im Zentrum von Sternen statt, dem so genannten "Kern".
Die kleinsten Sterne (Rote Zwerge) verschmelzen ihren Wasserstoff langsam und leben 100 Milliarden Jahre. Rote Zwerge leben länger als jede andere Art von Sternen. Am Ende ihres Lebens werden sie immer dunkler und dunkler. Rote Zwerge explodieren nicht.
Wenn sehr schwere Sterne sterben, explodieren sie. Diese Explosion wird als Supernova bezeichnet. Wenn sich in einem Nebel eine Supernova ereignet, drückt die Explosion das Gas im Nebel zusammen. Dadurch wird das Gas in dem Nebel sehr dick (dicht). Sowohl die Schwerkraft als auch die explodierenden Sterne tragen dazu bei, das Gas zusammenzubringen und neue Sterne in Nebeln entstehen zu lassen.
Die meisten Sterne verbrauchen den Wasserstoff in ihrem Kern. Wenn sie das tun, wird ihr Kern kleiner und heißer. Er wird so heiß, dass der äußere Teil des Sterns weggedrückt wird. Der äußere Teil dehnt sich aus und es entsteht ein Roter Riesenstern. Astrophysiker gehen davon aus, dass die Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren ein Roter Riese sein wird. Unsere Sonne wird so groß sein, dass sie die Erde auffressen wird. Wenn unsere Sonne aufhört, Wasserstoff zur Energiegewinnung zu verwenden, wird sie in ihrem sehr heißen Kern Helium verwenden. Er wird heißer sein als bei der Verschmelzung von Wasserstoff. Schwere Sterne werden auch Elemente schwerer machen als Helium. So wie ein Stern immer schwerere Elemente erzeugt, erzeugt er immer weniger Energie. Eisen ist ein schweres Element, das in schweren Sternen entsteht.
Unser Star ist ein durchschnittlicher Star. Durchschnittliche Sterne werden ihre äußeren Gase wegschieben. Das Gas, das er wegstößt, bildet eine Wolke, die als planetarischer Nebel bezeichnet wird. Der Kernteil des Sterns wird bleiben. Es wird ein Ball sein, der so groß wie die Erde ist und als Weißer Zwerg bezeichnet wird. Er wird über einen sehr langen Zeitraum zu einem Schwarzen Zwerg verblassen.
Später in großen Sternen werden schwerere Elemente durch Fusion hergestellt. Schließlich macht der Stern eine Supernova-Explosion. Die meisten Dinge geschehen im Universum so langsam, dass wir es nicht bemerken. Aber Supernova-Explosionen geschehen in nur 100 Sekunden. Wenn eine Supernova explodiert, ist ihr Blitz so hell wie 100 Milliarden Sterne. Der sterbende Stern ist so hell, dass man ihn am Tag sehen kann. Supernova bedeutet "neuer Stern", weil die Menschen früher dachten, es sei der Beginn eines neuen Sterns. Heute wissen wir, dass eine Supernova der Tod eines alten Sterns ist. Das Gas des Sterns wird durch die Explosion weggedrückt. Es bildet eine riesige Gaswolke, die als planetarischer Nebel bezeichnet wird. Der Krebsnebel ist ein gutes Beispiel. Alles, was übrig bleibt, ist ein Neutronenstern. Wenn der Stern sehr schwer wäre, würde der Stern ein Schwarzes Loch bilden. Die Gravitation in einem Schwarzen Loch ist extrem stark. Sie ist so stark, dass selbst Licht aus einem Schwarzen Loch nicht entweichen kann.
Die schwersten Elemente entstehen bei der Explosion einer Supernova. Nach Milliarden von Jahren des Schwebens im Weltraum kommen Gas und Staub zusammen und bilden neue Sterne und neue Planeten. Ein Großteil des Gases und des Staubes im Weltraum stammt von Supernovae. Unsere Sonne, die Erde und alle Lebewesen sind aus Sternenstaub hergestellt.
Farben
Astronomen wissen seit Jahrhunderten, dass Sterne unterschiedliche Farben haben. Wenn man ein elektromagnetisches Spektrum betrachtet, sind die ultravioletten Wellen am kürzesten und die infraroten am längsten. Das sichtbare Spektrum hat Wellenlängen zwischen diesen beiden Extremen.
Moderne Instrumente können die Farbe eines Sterns sehr genau messen. Dies ermöglicht es den Astronomen, die Temperatur dieses Sterns zu bestimmen, da die Schwarzkörperstrahlung eines heißeren Sterns kürzere Wellenlängen hat. Die heißesten Sterne sind blau und violett, dann weiß, dann gelb, und die kältesten sind rot. Wenn die Astronomen die Farbe und die absolute Helligkeit kennen, können sie den Stern in das Hertzsprung-Russell-Diagramm einordnen und seine bewohnbare Zone und andere Fakten über ihn abschätzen.
Zum Beispiel ist unsere Sonne weiß, und die Erde ist die perfekte Entfernung für das Leben. Wenn unsere Sonne jedoch ein heißerer, blauer Stern wäre, müsste die Erde viel weiter entfernt sein, sonst wäre es zu heiß, um Wasser zu haben und Leben zu erhalten.
Fragen und Antworten
F: Was ist ein Stern?
A: Ein Stern ist ein sehr großer Ball aus hell glühender, heißer Materie im Weltraum, der aus Plasma besteht und durch die Schwerkraft zusammengehalten wird.
F: Wie geben Sterne Wärme und Licht ab?
A: Sterne geben Wärme und Licht ab, weil sie aufgrund der Kernreaktion, die in ihrem Inneren stattfindet, sehr heiß sind.
F: Welche Art von Kernreaktion findet im Inneren von Sternen statt?
A: Die Kernreaktion, die im Inneren von Sternen abläuft, wird Kernfusion genannt. Dabei wird Wasserstoff in Helium umgewandelt und Energie in Form von Licht und Wärme erzeugt.
F: Welche Elemente entstehen bei diesem Kernfusionsprozess?
A: Bei der Kernfusion entstehen größere chemische Elemente wie Helium und winzige Mengen schwererer Elemente.
F: Welches Element ist in einem Stern besonders reichlich vorhanden?
A: Sterne bestehen aus viel Wasserstoff.
F: Wie bewegt sich die von den Sternen erzeugte Energie von ihnen weg?
A: Die von den Sternen erzeugte Energie wird in Form von elektromagnetischer Strahlung, einschließlich Licht, von ihnen weggetragen.
F: Was wird mit der Sonne passieren, wenn sie alt wird?
A: Wenn die Sonne alt wird, wird sie sich ausdehnen und zu einem roten Riesenstern werden, was in etwa einer Milliarde Jahren (109 Jahren) der Fall sein wird.
