Big Bang HTL 4, Schulbuch

Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) 163 Vom Leben und Sterben der Sterne 18 Mit dem Urknall entstanden praktisch nur zwei Elemente, die auch noch heute die beiden häufigsten im Universum sind: Wasserstoff (etwa 92 % aller Atome) und Helium (7,8%). Nur der mickrige Rest von etwa 0,2% sind schwerere Elemente. Aber gerade diese machen das Universum so richtig spannend, denn sie haben das Entstehen von Leben ermöglicht! Der Mensch etwa besteht aus über 20 verschie- denen Elementen. Woher kommen aber diese restlichen schweren Elemente? Sie entstehen vor allem durch Kernfusion in den Sternen, sie sind quasi die Sternenasche. Wenn die Sterne „sterben“, dann wird diese Asche frei und schwebt in riesigen Wolken durch das All. Aus diesen entstehen später wieder neue Sterne (Abb. 18.1). Das ist der Kreislauf des Universums. Unser Sonnensystem besteht aus Elementen, die wahrscheinlich von zwei Sterngenerationen „erbrütet“ worden sind. Alles um dich herum besteht aus Sternenasche – und auch du selbst! Abb. 18.1: Im Adler-Nebel in 6000 LJ Entfernung kann man Sternenasche beobachten, die sich gerade zusammen- ballt und neue Sterne hervorbringt. Der linke Pfeiler hat eine Länge von einem Lichtjahr! Gaswolken können sich aber zusammenballen, wenn ihre Masse einige tausend Sonnenmassen überschreitet ( F1 ). Dann „gewinnt“ die Gravitation, und es entstehen wieder neue Sterne (Abb. 18.2). Info: Gasbälle im All -> S. 164 Abb. 18.2: Der Orionnebel besteht aus heißem Wasserstoffgas und ist eine Region mit sehr intensiver Stern- entstehung. Die Kontraktion einer solchen gigantischen Gaswolke dau- ert hunderttausende oder sogar Millionen von Jahren (siehe F12 im Anhang). Während des Gravitationskollapses zer- fällt die Wolke in Teilwolken, die man Globulen nennt (Abb. 18.3). Aus diesen entstehen zuerst noch nicht stabile Protosterne und dann Sterne. Weil diese aus dem Zerfall der großen Gaswolke entstehen, kommen sie immer in Gruppen vor (Abb. 18.3; F3 ). Die bei der Kontraktion frei werdende Energie führt zur Erwärmung des Gases. Wenn die Temperatur im Zentrum einer Gaskugel einige Millionen Kelvin erreicht, dann zündet die Kernfusion (siehe Kap. 16.2). Ein Stern wurde geboren! Abb. 18.3: Innerhalb der rotbraunen Gaswolke gibt es dunkle Verdichtungen, die man Globulen nennt. Wenn sich diese weiter verdichten, entstehen zuerst Protosterne und letztlich Sterne. mg5c59 18.1 Wenn sich Sternenstaub zusammenballt Die Geburt von Sternen Ein großer Teil der Sterne ist im Frühstadium des Univer- sums vor über 10 Milliarden Jahren entstanden. Aber auch heute bilden sich noch Sterne. In diesem Abschnitt geht es um den typischen Verlauf einer Sternentstehung. Das All ist also keineswegs leer, sondern von Sternenasche erfüllt. Man nennt diese auch interstellare Materie oder sehr poetisch Sternenstaub. Es handelt sich dabei im We- sentlichen um extrem dünnes Wasserstoffgas. Auf der Erde würde es expandieren, bis es völlig gleichmäßig verteilt ist. Das liegt an der ungeordneten Bewegung der Moleküle. Du bist aus dem Alltag gewohnt, dass Gase immer das zur Verfügung stehende Volumen gleichmäßig ausfül- len. Es wird ziemlich sicher niemals passieren, dass sich die Luft in diesem Raum auf einmal zu einer Kugel zusammenballt. Auf der anderen Seite gibt es aber Gaskugeln imWeltall, nämlich die Sterne. Warum? Man sagt scherzhaft, Jupiter sei ein „verhinderter Stern“. Was ist damit gemeint? Wieso kann man im All nicht auf einen einzelnen, einsamen Stern zwischen den Galaxien treffen? Wieso gibt es eine Unter- und Obergrenze für die Masse von Sternen? Wieso kann es zum Beispiel keine Sterne unter 0,07 Sonnenmassen geben? Wieso liegen im Sonnensystem die Bahnen der Planeten praktisch in einer Ebene? Wieso kreisen sie in derselben Richtung um die Sonne? Wieso gibt es in Sonnennähe nur Gesteinsplaneten, außen nur Gasplaneten? F1 F2 F3 F4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv