Frage von Dreadrasur, 129

Warum leuchten Sterne und können Sterne theoretisch ewig leuchten?

Warum leuchten Sterne? Bewirkt die gigantische Masse eines Sterns, dass das Material so stark komprimiert wird, bis schussendlich Energie in Form von Feuer oder Licht wieder abgegeben werden muss? Und wenn das Licht tatsächlich nur durch die Masse des Sternes entsteht, könnte eine Sonne nicht theoretisch unendlich lang leuchten, wenn Sie nur genügend anderes Material anzieht?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie, 62

Hallo Dreadrasur,

wie Sterne leuchten, das verstehen wir tatsächlich erst seit etwas mehr als 100 Jahren.

Im 19. Jahrhundert hat man noch ersnthaft diskutiert, was Du Dir hier auch überlegt hast: Ob es einfach die gewaltige Masse ist, die im Sterninnern so gewaltigen Druck erzeugt, der das Material aufheizt und schließlich zum Leuchten bringt.

Nur: Man hat eben schnell durch Nachrechnen zeigen können, dass das nicht passen kann. Die Sterne würden dann nämlich sehr schnell auskühlen.

Das Weltall ist vor allem sehr, sehr leer. Es wird also kein neues Material auf die Sterne drauffallen. Ein Stern würde also erst mal heiß werden (über den Druck, so wie Du es Dir überlegst), dann aber in der Größenordnung einige 100 000 Jahre, bis maximal 1 Million Jahre später ausgekühlt sein.

Es war schnell klar, dass unsere Erde älter ist als das: Wenn wir gigantische geologische Verwerfungen wie den Grand Canyon sehen, dann ist klar: Die Erde ist älter. Und damit ist die Erklärung des Leuchtens der Sterne allein über thermodynamische Überlegungen nicht richtig.

Es war das aufkeimende Verständnis der Atom- und Kernphysik, die die Physiker hier auf die richtige Spur brachten:

Sterne bestehen in ihrem Inneren zu überwiegendem Teil aus Wasserstoff. Unter dem extremen Druck und den daraus entstehenden extremen Temperaturen fusionieren Wasserstoffkerne zu Heliumkernen.

Ein Heliumkern ist minimal leichter als 4 Wasserstoffkerne (Massendefekt). Dieser Massenunterschied wird über E=mc² als Energie bei diesem Fusionsprozess frei. Dieser Prozess ist die Energiequelle aller normalen Sterne. Sehr, sehr massereiche Sterne haben in ihrem Inneren noch höhere Drücke und können dann auch noch die Heliumkerne weiter fusionieren zu Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff.

Die Kernfusion liefert aber nur etwa bis zum Eisen Energie - danach müsste man Energie hineinstecken, um schwerere Kerne zu erzeugen. 

Das heißt also: Egal, wie schwer ein Stern ist: Irgendwann hat er in seinem Zentrum so viel Material umgewandelt, dass sein Brennstoff so weit verbraucht ist, dass der Fusionsprozess zusammenbricht. Deswegen "leben" Sterne nicht ewig.

Grüße

P.S. Sehr schön erklärt das alles Josef Gaßner in diesem Video:

Kommentar von realsausi2 ,

Es ist immer wieder köstlich, dem Gaßner beim Vortrag zuzuschauen. Ein echter Romantiker... wupp...

Kommentar von Dreadrasur ,

Vielen Dank für die tolle Antwort und das hilfreiche Video! Das beantwortet meine Frage absolut. Ich werde mich noch weiter mit diesen Themen auseinandersetzen müssen, es ist einfach unfassbar interessant.

Kommentar von Abahatchi ,

Brennstoff // Fusionsprozess

Kernfusion ist keiner Verbrennung, wozu bedarf es dann "Brennstoff". Fusionstoffen bedarf es dann und dies wäre je nach Masse des Sternes Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff. Zwar wird bei er Entstehung von Magnesium unglücklicher Weise vom Kohlenstoffbrennen gesprochen, doch nicht weil da der Kohlenstoff verbrennt oder der Kohlenstoff als Brennstoff Verwendung findet. Auch wenn es in groszen Sternen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff gibt, was auf der Erde super brennen würde, ein Stern fusioniert Kerne, damit wir genügend Licht und Wärme auf der Erde oder sonst wo haben.

Antwort
von realsausi2, 44

In einer Sonne wird primär Wasserstoff zu Helium verbrannt. Im Laufe der Zeit entstehen dabei auch schwerere Elemente.

Bei dieser Verbrennung wird unglaublich viel Energie freigesetzt. Diese erreicht und als "Wärmestrahlung" und auch als Licht.

Sobald in einer Sonne Eisen erzeugt wird, geht es spontan mit ihr zu Ende. Je nach Größe der Sonne folgen dann unterschiedliche Vorgänge, die aber immer zum Kollaps führen.

Die Lebensdauer eines jeden Sterns ist somit immer begrenzt. Wenn der Wasserstoff verbrannt ist, geht´s dem Ende zu. Da freier Wasserstoff um Sonnen herum längst vor deren Schwerkraft eingefangen wurde, kann kein neuer "Kraftstoff" zufließen.

Kommentar von Dreadrasur ,

Danke! Was ich mich noch frage ist, warum Wasserstoff verbrennt. Liegt das an der hohen Kompression?

Kommentar von Abahatchi ,

Wasserstoff zu Helium verbrannt.

na, na , na, wer wird denn da zündeln? Zur chemischen Verbrennung bedarf es Sauerstoff. Den gibt es auch auf der Sonne, doch da wird wohl kaum Knallgas zum Einsatz kommen und Helium kann nicht mehr verbrennen, denn es ist ein Edelgas. Fusionieren mag auf der Sonne einiges, auch Dein heisz geliebter Wasserstoff. Kernfusion ist hier das Schlagwort. 

Kommentar von realsausi2 ,

Zur chemischen Verbrennung bedarf es Sauerstoff.

Man muss ja nicht immer gleich mit der Tür ins Haus fallen. Ich wollte den Fragesteller nicht mit Details überfordern.

Antwort
von TrippleDC, 55

Sie haben eine bestimmte Lebensdauer, wenn ihr Brennstoff im Kern aufgebraucht ist blähen sie sich auf und es kommt zur Supernova, einer riesigen explosion dabei werden sie so hell wie eine ganze Galaxie und leuchten für kurze zeit Milliardenfach stärker. In diesem Endstadium der Sonne kann dann ein Pulsar oder ein schwarzes Loch entstehen. Sie leuchten deshalb weil diese riesigen Gaskugeln im inneren so heiß sind, dass es Kernverschmelzungen kommt, die dabei entstehende Energie bringt den Stern zum Leuchten.

Antwort
von Australialiker, 19

Die Sonne braucht bestimmte Gase um zu überleben.

Das wäre so als würdest du ohne Herz auskommen würdest.

Antwort
von JouBozz, 8

Sterne sind nicht Sterne.
Sterne sind Himmelskörper die mit höher Geschwindigkeit durchs Weltraum fliegen deswegen Hohe Geschwindigkeit= gleich Reibung=Feuerhülle= leuchten.

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