Warum "sterben" Sterne?
Ich meine, warum hält nicht die Gravitation einfach ewig das Plasma der Sonne zusammen? Warum kollabieren sie irgendwann zu einer Supernova/Schwarzen Loch? Danke!
5 Antworten
Sterne verwenden das Material aus dem sie bestehen für eine Kernfusion. Dabei bilden sich andere Elemente, unter anderen auch Eisen, was in den Kern des Sterns wandert.
Seine Form erhält der Stern nur, weil die Gravitation, die durch seine Masse verursacht wird und ihn zusammen drückt und die Kernfusion, die ihn nach Aussen drückt im Equilibrium sind. Sobald eines davon die Oberhand gewinnt weil er zum Beispiel ausgebrannt ist, drückt die Gravitation ihn zusammen. Sollte er ausreichend Masse haben, hört die Komprimierung nicht auf und es kommt zu einem Schwarzen Loch.
Ein Stern bleibt durch den Druck den die Hitzeentwicklung der Kernfusion hervorbringt stabil. Ist das fusionsfähige Material aufgebraucht so endet die Fusion, die Wärmeentwicklung im inneren geht zurück und damit gewinnt der Druck durch die Gravitation überhand, der Stern fällt in sich zusammen. Wen nun die ineinander stürzenden Massen aufeinander prallen entsteht eine Druckwelle die nach außen läuft, die Sternexplosion. Falls es noch genügend Masse gibt stürzt diese immer weiter in sich zusammen, wenn der Bereich in dem sich die Masse befindet kleiner wird als ihr Schwarzschildradius entsteht ein schwarzes Loch.
Die Gravitation ist eine Kraft die aus der Anwesenheit von Masse resultiert. Das heißt solange es eine Masse gibt, gibt es auch eine gravitative Kraft, die auf andere Massen wirkt und anzieht. Dabei handelt es sich um eine sogenannte radiale Kraft, das heißt die Kraft zeigt Zentrum der Masse und es breitet sich ein gravitatives Feld radial in alle Richtungen aus. Die Gravitation wird dabei durch das Gravitationsgesetz beschrieben:
F=G*m*M/r^2
Wenn sich nun sehr viel Materie an einen Punkt ansammelt, steigt der Druck durch die Gravitation immer mehr an und es beginnt eine Kernfusion bei denen Atomkerne miteinander verschmelzen und neue Atomkerne bilden die schwerer sind.
Unsere Sonne z.b. fusioniert Wasserstoffkerne miteinander und erzeugt so Helium. Dabei wird Energie frei. Diese Frei gesetzte Energie drückt zum einen den Stern wieder auseinander und zum anderen entweicht ein Teil der Energie als elektromagnetische Strahlung die wir hier auf der Erde dann als Licht und Wärme wahrnehmen.
Durch die Freisetzung der Energie entsteht ein Gleichgewicht zwischen der Energie der Kernfusion, die den Stern auseinander sprengen möchte und der Gravitation die die Sonne zusammendrücken möchte.
Irgendwann allerdings ist das Wasserstoff aufgebraucht. Es findet keine weitere Kernfusion mehr statt und die Gravitation bekommt die Oberhand. Während ein Teil der äußeren Schicht dann abgetragen wir kollabieren die inneren Schichten und es wird eine erneute Kernfusion in Ganggesetzt. Helium verschmelzt nun zu noch schwereren Elementen wodurch weiter Energie frei wird, während die äußeren Schichten weiter nach außen getragen wird und es so scheint als würde der Stern wachsen.
Der Stern wird nun zum roten Riesen und verschlingt alle anderen Planeten die sich auf Umlaufbahnen in unmittelbarer Nähe befinden einschließlich der Erde.
Das ist ein regelrechtes Tauziehen zwischen Kernfusion und und Schwerkraft. Doch spätestens bei den ganz schweren Elementen wie Eisen hört der Spaß auf, denn ab hier wird keine Energie mehr freigesetzt sondern es wird mehr Energie für die weitere Verschmelzung benötigt. Der Stern kollabiert und fällt regelrecht in sich zusammen. ist der Stern besonders schwer kann dieser Kollaps zumindest theoretisch in eine sogenannte Singularität enden, das ist ein unendlich kleiner Punkt aber mit der gesamten Masse des Sterns. Ein Schwarzes Loch ist geboren.
Diesen Stadium wird unsere Sonne jedoch nicht erreichen, denn dazu ist die Sonne viel zu leicht. Am Ende bleibt hier nur der Kern der Sonne übrig, bis dahin hat die Sonne alle ihre Schichten abgetragen. der Kern der Sonne ist noch extrem aufgeheizt und besitzt daher noch an Leuchtkraft, welche jedoch nach einer bestimmten Zeit erlischt. Der Kern besteht aus verdichteter Materie der auch Eisen beinhalten kann.
Die Gravitation kann das Plasma nur solange stabil halten, wie ein Gegendruck ausgeübt wird, denn der Gegendruck verhindert, dass der Stern unter seiner Gravitation zusammenfällt. Dieser Gegendruck wird durch die Strahlung (Strahlungsdruck) erzeugt und die Strahlung wiederum wird durch die Kernfusion erzeugt. Gravitationsdruck und Strahlungsdruck gleichen sich quasi aus und der Stern bleibt stabil (hydrostatisches Gleichgewicht). Aber die Kernfussion hält nicht ewig an, ist der Kernbrennstoff aufgebraucht, dann entsteht auch kein Strahlungsdruck mehr, die Gravitation gewinnt die Überhand. Dadurch fällt der Stern entweder in sich zusammen und explodiert schließlich zu einer Supernova oder er schrumpft langsam zusammen, stößt seine Gashülle nach und nach ins All ab und der Kern bleibt übrig (ein weißer Zwerg) und dieser kühlt immer weiter aus. Wie auch immer, die Lebenszeit eines Sterns ist begrenzt, weil sein Energievorrat / Brennstoff begtenzt ist. Die längste Lebensdauer haben rote Zwerge, ein massearmer roter Zwerg kann bis zu 10 Billionen Jahren leben, bevor auch der zu einem weißen Zwerg wird.
Weil durch die Kernfusion kann sich der Stern der Schwerkraft widersetzen, aber wenn der Brennstoff ausgeht, wird keine Energie mehr frei die für ein Gleichgewicht sorgt, wodurch der Stern (je nach Masse) kollabiert und idr zu einem Schwarzen Loch, Weißen Zwerg, oder einem Neutronenstern wird