Big Bang HTL 4, Schulbuch

168 Thermodynamik und moderne Physik (IV. Jg., 8. Sem.) Hat ein Stern über 8 Sonnenmassen, so endet sein Leben sehr spektakulär mit einer Supernova. Dabei kann er kurze Zeit so hell aufleuchten wie eine ganze Galaxis (Abb. 18.12). Wie kommt es dazu ( F8 )? In der letzten Brennphase eines schweren Sterns entsteht im Inneren durch Fusion Eisen (Abb. 18.10). Dieser Bereich hat zwar nur etwa die Größe der Erde, aber rund die Masse unserer Sonne, ist also extrem dicht! Durch die laufende Fusion wird die Eisenkugel größer. Sobald sie 1,4 Sonnenmassen überschreitet, kann die Mate- rie dem unglaublichen Gravitationsdruck nicht mehr stand- halten. Dann kollabieren die Atome und die Elektronen wer- den salopp gesagt in die Protonen gedrückt. Man spricht vom inversen β -Zerfall: p + + e – ⇒ n + ν e ( F10 ). Abb. 18.13: Die drei möglichen Endstadien der Sterne (nicht maßstabs- getreu): Rote Zwerge werden direkt Weiße Zwerge, ohne vorher Rote Riesen gewesen zu sein. Eine Supernova ist das extrem helle Aufleuchten eines massenreichen Sterns am Ende seines Lebens (Abb. 18.12). Wie kommt es zu Stande? Abb. 18.12: Die Supernova 1994D (heller Punkt links unten) in der Galaxie NGC4526 Was musst du in der Apotheke kaufen, damit du Supernovareste bekommst? Warum ist es für uns Menschen so wichtig, dass es in der Vergangenheit bereits sehr viele Sternexplosionen gegeben hat? Was sind Neutronensterne und Schwarze Löcher? Wie entstehen sie? Was versteht man unter dem β -Zerfall (Kap. 15.1.2)? Was könnte demnach ein inverser β -Zerfall sein und was könnte dieser mit Neutronen- sternen zu tun haben? F8 F9 F10 Die Atome werden durch die Schwerkraft quasi zu einem Neutronenbrei zermatscht. Dadurch stürzt der Eisenkern in sich zusammen, und zwar mit fast einem Drittel der Licht- geschwindigkeit. Der Kollaps kommt abrupt zum Stillstand, wenn im Inneren ein Neutronenstern entstanden ist. In diesem liegen die Neutronen ohne Zwischenraum dicht an- einander. Die äußeren Schichten des Sterns, die ebenfalls mitkollabieren, prallen mit ungeheurer Wucht am Neutro- nenstern auf und werden zurück geschleudert (Abb. 18.14). Dabei werden jene ungeheuren Energien freigesetzt, die man auch sehen kann. Info: Unendlich große Dichte Im Endstadium der Fusion entstehen viele schwere Elemen- te, bei der Supernovaexplosion auch Elemente über Eisen, die die interstellare Materie anreichern. Hohe Lebens- formen wie der Mensch sind darauf angewiesen und hätten nicht entstehen können, wären diese schweren Elemente nicht vorher in zwei Sterngenerationen „erbrütet“ worden. Supernovareste kannst du in der Apotheke in Form von Mineralstoffen und Spurenelementen kaufen ( F9 ). Info: Lebenselemente Abb. 18.15: Der imposante Krebsnebel ist ein Überrest einer Supernova, die im Jahr 1054 stattfand und weltweit von Astronomen beobachtet wurde. Hat der Neutronenstern, der nach der Supernovaexplosion übrig bleibt, mehr als 2,5 Sonnenmassen, passiert etwas Unglaubliches. Es ist so unglaublich, dass es sogar Einstein zunächst nicht für möglich hielt. Die Gravitation ist dann so stark, dass sie durch nichts aufgehalten werden kann. Der Stern stürzt aus klassischer Sicht zu einem Punkt unendlich hoher Dichte zusammen. Ein Schwarzes Loch wurde ge - boren (Abb. 18.16)! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv