Was sind Sterne?

Was ist ein Stern?

Ein Stern ist eine gewaltige Gaskugel, vor allem aus Wasserstoff und Helium, die von ihrer eigenen Schwerkraft zusammengehalten wird. Die Schwerkraft presst das Gas nach innen, und das Zentrum wird so heiß und dicht, dass Atome zu verschmelzen beginnen.

Dieses Verschmelzen heißt Kernfusion: Vier Wasserstoffkerne verbinden sich Schritt für Schritt zu einem Heliumkern. Dabei verschwindet ein winziger Teil der Masse und wird zu sehr viel Energie, wie Einsteins E = mc² beschreibt.

Diese Energie drückt nach außen und hält der Schwerkraft das Gleichgewicht. Solange der Stern Brennstoff hat, bleiben die beiden Kräfte in einem stabilen Patt, und der Stern leuchtet Millionen oder Milliarden Jahre lang.

Die Sonne, ein typischer Stern

Die Sonne ist der einzige Stern, den wir aus der Nähe untersuchen können, und sie erweist sich als ziemlich durchschnittlich. Sie ist ein gelblich-weißer Hauptreihenstern vom Typ G, etwa 4,6 Milliarden Jahre alt und ungefähr in der Mitte ihres stabilen Lebens.

Ihr Kern erreicht etwa 15 Millionen °C (rund 15 Millionen K), ihre sichtbare Oberfläche etwa 5.500 °C. In jeder Sekunde wandelt sie etwa 4 Millionen Tonnen Materie in Energie um.

Viele Sterne sind deutlich kleiner und lichtschwächer als die Sonne, einige wenige weit größer. Tatsächlich sind die meisten Sterne unserer Galaxie Rote Zwerge, zu schwach, um sie ohne Teleskop zu sehen.

Farben und Temperaturen

Wer genau hinsieht, bemerkt, dass nicht alle Sterne weiß sind. Manche sind bläulich, manche gelb, manche orange oder rot. Die Farbe ist ein Thermometer: Heißere Objekte glühen bläulicher, kühlere rötlicher, genau wie ein erhitztes Stück Metall.

Astronomen ordnen Sterne nach Spektraltypen mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M, vom heißesten zum kühlsten. O-Sterne sind blau und können über 27.000 °C erreichen (etwa 30.000 K oder mehr). M-Sterne sind rot und liegen bei etwa 2.200 bis 3.300 °C. Die Sonne, ein G-Stern, liegt in der Mitte.

Im Englischen merkt man sich die Reihenfolge oft mit dem Satz „Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me“.

Helligkeit und Entfernung

Ein Stern, der hell aussieht, kann tatsächlich sehr leuchtkräftig sein oder einfach nur nah. Astronomen trennen das mit zwei Begriffen. Die scheinbare Helligkeit gibt an, wie hell ein Stern von der Erde aus wirkt. Die absolute Helligkeit gibt an, wie hell er aus einer Standardentfernung von etwa 32,6 Lichtjahren erschiene.

Die Größenklassen-Skala läuft rückwärts: Kleinere Zahlen bedeuten hellere Sterne. Ein Unterschied von 5 Größenklassen entspricht einem Helligkeitsfaktor von 100. Die schwächsten Sterne, die man an einem dunklen Ort sehen kann, haben etwa 6 mag, Sirius dagegen leuchtet mit −1,46 mag.

Die Entfernungen sind so groß, dass Kilometer unhandlich werden. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt, etwa 9,5 Billionen km. Wenn Sie einen 500 Lichtjahre entfernten Stern betrachten, sehen Sie Licht, das ihn vor 500 Jahren verlassen hat.

Wie Sterne leben und sterben

Sterne entstehen in Nebeln, kalten Wolken aus Gas und Staub. Ein dichter Klumpen kollabiert unter seiner Schwerkraft, erhitzt sich und zündet die Fusion. Der neue Stern lässt sich dann auf der Hauptreihe nieder, der langen, ruhigen Phase, in der er Wasserstoff verschmilzt. Dort befindet sich die Sonne heute.

Geht einem sonnenähnlichen Stern der Wasserstoff im Kern aus, blähen sich seine äußeren Schichten auf und kühlen ab, und er wird zum Roten Riesen. Später gibt er diese Schichten sanft als leuchtende Hülle ins All ab, einen sogenannten Planetarischen Nebel. Übrig bleibt ein Weißer Zwerg: ein heißer Kern von etwa Erdgröße, der über Milliarden Jahre langsam auskühlt.

Sterne, die mit mehr als etwa der achtfachen Sonnenmasse geboren werden, leben schnell und sterben heftig. Nachdem sie immer schwerere Elemente verschmolzen haben, kollabiert ihr Kern in Sekundenbruchteilen, und der Stern zerreißt als Supernova. Der übrig gebliebene Kern wird zu einem Neutronenstern, einer Kugel von der Größe einer Stadt, dichter als ein Atomkern, oder bei den schwersten Sternen zu einem Schwarzen Loch.

Supernovae verteilen Elemente wie Sauerstoff, Calcium und Eisen im All. Diese Atome landen später in neuen Sternen, Planeten und Menschen.

Warum funkeln Sterne?

Die Sterne selbst flackern nicht. Das Funkeln entsteht in der Erdatmosphäre, wo warme und kalte Luftpakete das Sternlicht von Augenblick zu Augenblick leicht unterschiedlich ablenken.

Weil Sterne so weit entfernt sind, erscheinen sie als winzige Punkte, und diese kleinen Verschiebungen lassen sie tanzen und die Farbe wechseln. Planeten wirken dagegen wie kleine Scheibchen, bei denen sich der Effekt ausgleicht, weshalb sie meist ruhiger leuchten. Am stärksten funkeln Sterne nahe dem Horizont, wo das Licht durch mehr Luft dringt.

Bemerkenswerte Sterne zum Aufsuchen

Sirius im Großen Hund ist der hellste Stern am Nachthimmel. Suchen Sie ihn an Winterabenden links unterhalb des Oriongürtels. Er ist etwa 8,6 Lichtjahre entfernt.

Beteigeuze markiert die Schulter des Orion und leuchtet deutlich orangerot. Sie ist ein Roter Überriese, ein massereicher Stern am Ende seines Lebens, rund 550 Lichtjahre entfernt, der voraussichtlich irgendwann in den nächsten etwa 100.000 Jahren als Supernova explodieren wird.

Wega in der Leier ist ein strahlend blauweißer Stern, der auf der Nordhalbkugel an Sommerabenden hoch über uns steht, etwa 25 Lichtjahre entfernt.

Polaris, der Polarstern, ist nicht besonders hell, bleibt aber fast unbeweglich über dem Nordpol stehen, während sich der Himmel um ihn dreht. Sie finden ihn, indem Sie die beiden hinteren Kastensterne des Großen Wagens verlängern. Er ist etwa 430 Lichtjahre entfernt.