Astronomie 101 - Lernen über Sterne

Astronomen werden oft nach Objekten im Kosmos gefragt und wie sie entstanden sind. Insbesondere Sterne faszinieren viele Menschen, vor allem, weil wir in einer dunklen Nacht auf so viele von ihnen schauen können. Also, was sind sie??

Sterne sind massiv leuchtende Kugeln aus heißem Gas. Diese Sterne, die Sie mit bloßem Auge am Nachthimmel sehen, gehören alle zur Milchstraße, dem riesigen Sternensystem, das unser Sonnensystem enthält. Es gibt ungefähr 5.000 Sterne, die mit bloßem Auge gesehen werden können, obwohl nicht alle Sterne jederzeit und an allen Orten sichtbar sind. Mit einem kleinen Teleskop können Hunderttausende Sterne gesehen werden.

Größere Teleskope können Millionen von Galaxien zeigen, die über eine Billion oder mehr Sterne verfügen können. Es gibt mehr als 1 x 10²² Sterne im Universum (10.000.000.000.000.000.000.000). Viele sind so groß, dass sie Erde, Mars, Jupiter und Saturn verschlingen würden, wenn sie den Platz unserer Sonne einnehmen würden. Andere, die als weiße Zwergsterne bezeichnet werden, sind etwa so groß wie die Erde, und Neutronensterne haben einen Durchmesser von weniger als 16 Kilometern.

Unsere Sonne ist ungefähr 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, 1 astronomische Einheit (AU). Der Unterschied in seinem Aussehen zu den am Nachthimmel sichtbaren Sternen ist auf die unmittelbare Nähe zurückzuführen. Der nächstgelegene Stern ist Proxima Centauri, 4,2 Lichtjahre (40,1 Billionen Kilometer) von der Erde entfernt.

Sterne gibt es in einer Vielzahl von Farben, von tiefem Rot über Orange und Gelb bis hin zu intensivem Weiß-Blau. Die Farbe eines Sterns hängt von seiner Temperatur ab. Kühlere Sterne neigen dazu, rot zu sein, während die heißesten blau sind.

Sterne werden in vielerlei Hinsicht klassifiziert, auch nach ihrer Helligkeit. Sie sind auch in Helligkeitsgruppen unterteilt, die als Größen bezeichnet werden. Jede Sterngröße ist 2,5-mal heller als der nächst niedrigere Stern. Die hellsten Sterne werden jetzt durch negative Zahlen dargestellt und können schwächer als die 31. Größe sein. 

Sterne - Sterne - Sterne

Sterne bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff, kleineren Mengen Helium und Spuren anderer Elemente. Sogar die meisten anderen in Sternen vorhandenen Elemente (Sauerstoff, Kohlenstoff, Neon und Stickstoff) sind nur in sehr geringen Mengen vorhanden.

Trotz der häufigen Verwendung von Redewendungen wie "die Leere des Weltraums" ist der Weltraum tatsächlich voller Gase und Staub. Dieses Material wird durch Kollisionen und Druckwellen von explodierenden Sternen komprimiert, wodurch sich Materieklumpen bilden. Wenn die Schwerkraft dieser protostellaren Objekte stark genug ist, können sie andere Stoffe für Brennstoffe ansaugen. Während sie sich weiter zusammendrücken, steigen ihre Innentemperaturen bis zu dem Punkt, an dem sich Wasserstoff bei der Kernfusion entzündet. Während die Schwerkraft weiter zieht und versucht, den Stern auf die kleinstmögliche Größe zu kollabieren, stabilisiert die Fusion ihn und verhindert eine weitere Kontraktion. So entsteht ein großer Kampf um das Leben des Sterns, während jede Kraft weiter drückt oder zieht.

Wie produzieren Sterne Licht, Wärme und Energie??

Es gibt verschiedene Prozesse (Kernfusion), bei denen Sterne Licht, Wärme und Energie produzieren. Das häufigste Problem tritt auf, wenn sich vier Wasserstoffatome zu einem Heliumatom verbinden. Dabei wird Energie freigesetzt, die in Licht und Wärme umgewandelt wird.

Schließlich ist der größte Teil des Kraftstoffs, Wasserstoff, verbraucht. Mit dem Auslaufen des Brennstoffs nimmt die Stärke der Kernfusionsreaktion ab. Bald (relativ gesehen) wird die Schwerkraft siegen und der Stern unter seinem eigenen Gewicht zusammenbrechen. Zu dieser Zeit wird es zu einem so genannten Weißen Zwerg. Wenn sich der Kraftstoff weiter erschöpft und die Reaktion aufhört, wird er weiter in einen schwarzen Zwerg zerfallen. Dieser Prozess kann Milliarden und Abermilliarden von Jahren dauern.

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts entdeckten Astronomen Planeten, die andere Sterne umkreisen. Da Planeten so viel kleiner und schwächer als Sterne sind, sind sie schwer zu erkennen und nicht zu sehen. Wie finden Wissenschaftler sie? Sie messen winzige Wackelbewegungen eines Sterns, die durch die Anziehungskraft der Planeten verursacht werden. Obwohl noch keine erdähnlichen Planeten entdeckt wurden, sind Wissenschaftler zuversichtlich. In der nächsten Lektion werden wir uns einige dieser Gaskugeln genauer ansehen.