Sterne: Woraus sie bestehen und warum sie leuchten

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Sensation: Hier kreisen drei Sterne umeinander

Geburt im All: Wenn Sterne entstehen 

In den berühmten "Säulen der Schöpfung" im 7.000 Lichtjahre entfernten Adlernebel lässt sich auf einen Blick erkennen, wie Sterne geboren werden. Die Geburtskliniken von Sternen sind häufig riesige Gaswolken aus Wasserstoff. Manchmal verdichtet sich in einigen Regionen das Gas, angestoßen beispielsweise von Schockwellen einer Supernova.

Dadurch zieht sich das Gas durch seine eigene Schwerkraft zusammen, bis Temperatur und Druck so sehr ansteigen, dass sich ein Sternenfeuer entzündet. Solche Baby-Sterne erkennst du im Bild als rote Bereiche (hier aufgenommen vom Weltraumteleskop James Webb der NASA). Bis auf diese Weise ein Stern entsteht, dauert es etwa 10 bis 15 Millionen Jahre.

Kernfusion: der Ofen des Universums

• Fast alle Sterne bestehen zu Beginn zum weitaus größten Teil aus Wasserstoff. Das leichteste aller Elemente entstand kurz nach dem Urknall und besteht hauptsächlich aus einem Proton und einem Elektron.
• Das Sterninnere ist häufig mehr als 10 Millionen Grad Celsius heiß. In dieser Hitze und unter Druck verschmelzen dort Wasserstoffkerne (=Protonen) zu Helium. Dabei werden enorme Mengen Energie in Form von Strahlung frei (auf der Erde versuchen wir das in Fusionskraftwerken nachzubauen - bisher allerdings vergeblich).
• Solange der Stern brennt, halten sich die Strahlungsenergie und die Schwerkraft des Sterns die Waage - oft Milliarden Jahre. Das Gleichgewicht sorgt dafür, dass er nicht unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht. Was geschieht, wenn die Fusion aufhört, erfährst du auf der Seite "Können Sterne sterben?"
• Den Verschmelzungsprozess sehen wir aber nicht, weil er in einem kleinen Bereich im Zentrum stattfindet. Diese Fusionserbse macht nur ein paar Prozent des Sternenvolumens aus, aber fast die Hälfte der Sternenmasse.
• Da die äußeren Schichten der Sterne den Energietransport aufhalten, dauert es Hunderttausende Jahre, bis die Strahlung an die Sternoberfläche dringt und ins All strahlt. Was wir sehen, ist also seine "nur" eine mehrere Tausend Grad heiße Oberfläche.

Wer hat den größten? Sterne im Größenvergleich

Der größte bekannte Stern ist derzeit Stephenson 2-18, ein. Der Radius des Roten Überriesen wird auf das 2000fache der Sonne geschätzt, das entspräche das 10 Milliardenfache ihres Volumen.

Verglichen mit solchen Riesen ist die Sonne ein kleiner Stern sein. Doch in Milliarden Jahren wird auch sie sich zu einem Roten Riesen aufblähen und die Erde verschlucken. Ihre äußersten Schichten sind dann allerdings dünner als das beste Vakuum, dass sich derzeit auf der Erde herstellen lässt. Hier liest du mehr über Größen im Univerum.

Warum Sterne unterschiedlich hell leuchten

• Wenn Sterne scheinbar unterschiedlich hell leuchten, ist das kein Maß für ihre reale Leuchtstärke. In der Regel sind sie unterschiedlich weit entfernt.
• Sirius  ist für uns der hellste Stern am Nachthimmel. Der deutlich größere Deneb hingegen erscheint mittelhell Stern. Dabei strahlt Sirus in Wirklichkeit nur etwa 25 Mal heller als die Sonne, Deneb aber fast 200.000 Mal heller.
• Grund: Sirius ist 8,7 Lichtjahre entfernt, Deneb hingegen unfassbare 1500 Lichtjahre. Wäre Deneb so nah wie Sirius würde er heller leuchten als ein sichelförmiger Mond!
• Wie viel Licht ein Stern aussendet, hängt maßgeblich von ihrer Masse ab. Grob lässt sich sagen, dass kleine Sterne schwach und rötlich leuchten, große hingegen hell und bläulich.
• Die Scheibe der Sterne kannst du allerdings nicht sehen (so wie bei der Sonne). Die einzigen Sterne, die sich bisher mit superstarken Teleskopen als echte Fläche abbilden lassen, sind die Giganten Beteigeuze und Mira.
• Manchmal flackern Sterne. Allerdings wackeln nicht die Sterne, sondern nur ihr Licht, wenn es die unruhige Erdatmosphäre durchquert.

Rote und Braune Zwerge: Wenn Sterne klein bleiben

• Zieht ein Stern weniger als eine etwa halbe Sonnenmasse an Gas auf sich, entsteht ein Roter Zwerg. In den Mini-Sternen zündet dann zwar ein Sonnenfeuer, aber viel schwächer als in der Sonne.
• Diese schwach und rötlich leuchtenden Sterne sind die Methusalems im Universum. Da sie den Wasserstoff in ihrem Inneren nur langsam verbrennen, werden rote Zwerge uralt – rechnerisch Billionen von Jahre.
• Rote Zwerge sind alles andere als ein Spezialfall. Astrophysiker:innen gehen davon aus, dass dreiviertel aller Sterne Rote Zwerge sind.
• Bei weniger als etwa 0,07 Sonnenmassen reicht die Temperatur nicht mehr aus, um ein Fusionsfeuer aus Wasserstoff zu entzünden.
• Dann verschmelzen lediglich Deuterium-Atome an miteinander, seltene Varianten (Isotope) des Wasserstoffs. Allerdings erzeugt diese Sparflammendfusion eher ein Sternenglimmen, sodass Astronom:innen solch sternartigen Winzlinge "Braune Zwerge" nennen.

Doppelleben: Warum Sterne häufig nicht allein sind

Unsere Sonne ist zwar kein besonders exotischer Stern, aber er vertritt keineswegs die Mehrheit. Denn Astronom:innen gehen davon aus, dass mehr als die Hälfte aller Sterne Teil eines Doppelstern- oder sogar Mehrfachsystems sind. Wie Zwillinge aus einer Eizelle können sich auch mehrere Sterne aus einer Gaswolke (Fachwort: Globule) bilden. Sie sind sich häufig so nah, dass ihre Schwerkraft sie aneinanderbindet und sie einander umrunden.

Verschwindet ein Stern bei der Umrundung hinter seinem Partner, verdunkelt sich das System für eine Weile und erscheint uns auf der Erde als veränderlicher Stern. Mit bloßem Auge sind sie am Himmel zumeiste als Einzelsterne zu sehen. Häufig geben sie erst im Teleskop ihr Doppelleben preis.

Häufig gestellte Fragen zu Sternen