Was passiert, wenn ein Stern stirbt?
Antworten
In vielen, wenn nicht den meisten Galaxien entstehen immer noch Sterne. Bei einigen ist die Menge an Wasserstoffwolken, aus denen die Sterne entstehen, bereits erschöpft, während andere immer noch gesunde Sternentstehungsraten aufweisen.
Wenn also aktuelle Sterne ausbrennen, entstehen immer noch neue. Wir beobachten derzeit sowohl sterbende als auch neue Sterne.
Massereiche Sterne sterben zuerst (Lebensdauer von 1 Million bis 1 Milliarde Jahren je nach Masse), oft auf spektakuläre Weise durch Supernovae.
Sterne mittlerer Masse wie unsere Sonne (Lebensdauer je nach Masse 1 Milliarde bis vielleicht 20 Milliarden Jahre) bilden schließlich Rote Riesen, dann planetarische Nebel und Weiße Zwerge.
Sterne mit geringerer Masse wie Rote Zwerge (die Lebensdauer kann mehr als eine Billion Jahre betragen) brauchen viel länger, um auszubrennen.
Nehmen wir eine Galaxie an, in der die Sternentstehung im Wesentlichen aufgehört hat und alle aktuellen Sterne ausgebrannt sind. (In Billionen von Jahren)
Es gibt Sterne mit geringer Masse, die Braune Zwerge genannt werden. Diese weisen im Allgemeinen keine Fusion auf (außer relativ kurzzeitig etwas Deuterium und/oder Lithium). Allerdings können sich zwei davon, obwohl selten, annähern und verschmelzen (auf menschlichen Zeitskalen unwahrscheinlich, aber auf Zeitskalen von sagen wir 50 Billionen oder einer Billiarden Jahren einigermaßen wahrscheinlich) (und ja, ich weiß, dass die Physik kompliziert wird). Wenn ihre Gesamtmasse etwa 8 % unserer Sonnenmasse übersteigt, können sie eine Wasserstofffusion einleiten und einen Roten Zwerg bilden. Dieses Objekt würde eine Billion Jahre oder länger existieren (verschmelzen). Es wäre sogar denkbar, dass es einen Planeten mit Leben gibt, auch wenn die Chancen nicht gut stehen.
Mit der Zeit werden diese noch seltener, und in sehr großen Zeiträumen wären sogar diese Braunen Zwerge sozusagen aufgebraucht.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Universum (oder die Galaxie) ziemlich dunkel. Gelegentlich können zwei Weiße Zwerge verschmelzen (entweder eine zerfallene Umlaufbahn von Doppelsternen oder ein Zufall). Wenn ihre Gesamtmasse etwa 1,4 Sonnenmassen übersteigt, können sie plötzlich eine dramatische Supernova oder sogar einen kurzlebigen Kohlenstoffstern erzeugen.
Nach diesen Ereignissen ist es schwieriger zu sagen. Einige Wissenschaftler glauben, dass Protonen zerfallen könnten. Wenn ja, werden verbleibende Sternleichen (weiße Zwerge und dergleichen) und verbleibende Planeten/Asteroiden usw. effektiv verdampfen, wenn ihre Protonen und auch ihre Neutronen zerfallen. Viele glauben jedoch nicht, dass die Protonen zerfallen werden, sodass diese Körper möglicherweise stabiler sind. Selbst wenn Protonen dies tun, beträgt ihre Halbwertszeit etwa 10^34 Jahre, was eine lächerlich lange Zeit ist. (Das aktuelle Universum ist etwa 1,4x10^10 Jahre groß, wir sprechen also von einer Million Milliarden Milliarden Mal dem aktuellen Alter des Universums.)
In noch längeren Zeiträumen (bis zu 10^100 Jahren) können Schwarze Löcher durch starke Strahlung verdampfen. Bis zum letzten Moment nicht sehr spannend.
Danach gibt es einige exotische Quantentheorien, aber sonst passiert so gut wie nichts.
All dies setzt voraus, dass Hypothesen wie „Big Rip“ oder „Big Crunch“ falsch sind (was wahrscheinlich erscheint). Das bedeutet, dass sich das Universum weder von der dunklen Energie bis auf die atomare Ebene zerreißen wird, noch dass es schließlich aufgrund der Schwerkraft wieder zusammenbrechen wird.
Mehrere Milliarden Jahre nach Beginn seines Lebens stirbt ein Stern. Wie der Stern stirbt, hängt jedoch davon ab, um welche Art von Stern es sich handelt.
Sterne wie die Sonne
Wenn dem Kern der Wasserstoffbrennstoff ausgeht, zieht er sich unter der Schwerkraft zusammen. Allerdings findet in den oberen Schichten eine gewisse Wasserstofffusion statt. Wenn sich der Kern zusammenzieht, erwärmt er sich. Dadurch werden die oberen Schichten erhitzt, wodurch sie sich ausdehnen. Wenn sich die äußeren Schichten ausdehnen, vergrößert sich der Radius des Sterns und er wird zu einem Roten Riesen. Der Radius der Roten Riesensonne wird knapp außerhalb der Erdumlaufbahn liegen. Irgendwann danach wird der Kern so heiß, dass das Helium zu Kohlenstoff verschmilzt. Wenn der Heliumbrennstoff aufgebraucht ist, dehnt sich der Kern aus und kühlt ab. Die oberen Schichten werden sich ausdehnen und Material ausstoßen, das sich um den sterbenden Stern herum ansammelt und einen planetarischen Nebel bildet. Schließlich kühlt der Kern zu einem Weißen Zwerg und schließlich zu einem Schwarzen Zwerg ab. Dieser gesamte Prozess wird einige Milliarden Jahre dauern.
Sterne, die massereicher sind als die Sonne
Wenn dem Kern der Wasserstoff ausgeht, verschmelzen diese Sterne Helium zu Kohlenstoff, genau wie die Sonne. Nachdem das Helium jedoch verschwunden ist, reicht ihre Masse aus, um Kohlenstoff zu schwereren Elementen wie Sauerstoff, Neon, Silizium, Magnesium, Schwefel und Eisen zu verschmelzen. Sobald der Kern zu Eisen geworden ist, kann er nicht mehr brennen. Der Stern kollabiert durch seine eigene Schwerkraft und der Eisenkern erwärmt sich. Der Kern wird so dicht gepackt, dass Protonen und Elektronen zu Neutronen verschmelzen. In weniger als einer Sekunde schrumpft der Eisenkern, der etwa die Größe der Erde hat, zu einem Neutronenkern mit einem Radius von etwa 10 Kilometern. Die äußeren Schichten des Sterns fallen nach innen auf den Neutronenkern und zerdrücken ihn dadurch weiter. Der Kern erhitzt sich auf Milliarden Grad und explodiert (Supernova), wodurch große Mengen an Energie und Material in den Weltraum freigesetzt werden. Die Schockwelle der Supernova kann die Sternentstehung in anderen interstellaren Wolken auslösen. Die Überreste des Kerns können je nach Masse des ursprünglichen Sterns einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch bilden.
Quelle: howstuffworks.com