Was ist ein Stern?
Ist in der Astronomie von einem Stern die Rede, so ist eine massereiche, gasförmige Kugel am Himmelszelt gemeint. Der Stern besteht aus aus Plasma und Gasgemischen und leuchtet selbstständig, kann aber auch nur durch einfallendes Sonnenlicht leuchten. Nicht alle Sterne leuchten selbstständig, obwohl sie die Bezeichnung “Stern” tragen. Der Abendstern ist solch ein Stern, der lediglich von der Sonne angestrahlt wird. In der Regel herrschen im Innersten der gasförmigen Kugel, Temperaturen von mehreren mehreren Milliarden Grad Celsius und ein hohes Druckverhältnis. Ein Stern ist ein sonnenähnliches Gebilde, das nur auf Grund der weiten Entfernung als punktförmige Erscheinung zu sehen ist. Die Sterne können Sternsysteme, Doppelsysteme und Sternhaufen bilden.
Aus was bestehen Sterne?
Sterne bestehen häufig zu 99% aus Wasserstoff, das durch die Reaktionskette und der stellaren Kernfusion, zu Helium umgewandelt wird. Das bedeutet, ist der Wasserstoffgehalt des Sterns durch die Wasserstoffverbrennung bei der Sternentstehung aufgebraucht, beginnt die Fusion durch das generierte Helium. Bei der Sternentstehung werden die Atome, Wasserstoffmoleküle und Protonen unter starker Energieabgabe miteinander verschmolzen. Die Strahlungsenergie des Sterns wird von der Kernfusion bestimmt, die sich im Inneren des Himmelskörpers abspielt. Ein Stern kann sich also aus folgenden Elementen zusammensetzen
– 3/4 Wasserstoff
– 1/4 Helium
– geringfügige Mengen schwerer Elemente z.B. Sauerstoff oder Kohlenstoff
Warum leuchten Sterne?
Sterne bestehen aus Gasgemischen und Staubpartikeln, die im Inneren eine Hitze von mehreren Milliarden Grad haben können. Der hohe Druck erzeugt eine große Hitze und Temperatur, deshalb glüht das Gasgemisch des Sterns und dieser beginnt zu leuchten. Die meisten Sterne stehen, wie die Sonne unseres Sonnensystems, unter einem ausgeglichenen Gasdruck, Gravitations- und Strahlungsverhältnis. Das Licht des glühenden Gas-Balls ist mehrere Lichtjahre von uns entfernt und trotzdem von der Erde aus erkennbar. Der Stern leuchtet so hell, dass wir das Licht trotz der Entfernung auf der Erde sehen können. Die Leuchtkraft des Sterns, die Intensität und die Farbgebung wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst.
– Entfernung des Sterns zur Erde
– Größe und Masse der Gas-Kugel
– Temperatur- und Druckverhältnis im Inneren des Kerns
– Temperatur- und Druckverhältnis auf der Sternoberfläche
– Verschiedene Luftschichten der Atmosphäre, mit unterschiedlicher Konsistenz und Temperatur, welche das Sternenlicht durchdringen muss
– die blaue oder rote Farbgebung eines Sterns ist eine Illusion, denn die Lichtbrechung spielt eine erhebliche Rolle
– das Flackern und Funkeln der Sterne ist ebenfalls auf die verschiedenen Luftschichten und die Lichtbrechung zurückzuführen
Wie entsteht ein Stern?
Am Sternenhimmel erkennen wir nebelartige Gefilde, die sich aus Gas, Wasserstoff und Staub zusammensetzen. Ein bekannter Nebel ist der Orion-Nebel in dem viele neue Sterne geboren werden. Die Gas-Staub-Wolke steht unter einem hohen Druck und die Gasteilchen unterliegen der Schwerkraft. Die Elemente werden durch den starken Druck zusammengepresst, wodurch hohe Temperaturen entstehen. In der Sonne unseres Sonnensystems beispielsweise entstehen Temperaturen von ca. 15 Mio.°C und Unmengen an Wasserstoff wird zu Helium umgewandelt. Bei dieser Temperatureinwirkung verschmelzen die Elemente regelrecht miteinander. Vier Wasserstoffkerne machen einen Heliumkern aus. Helium ist wesentlich leichter als Wasserstoff und diese Differenz das Masse Ungleichgewicht wird direkt in Licht und Hitze umgewandelt. Der Gas-Ball wird durch den Druck und die Temperatur zu einer Kugel komprimiert. Dieser Prozess dauert mehrere Millionen Jahre an und in diesem Zeitraum wird die Gaswolke immer dichter und gewinnt an Masse.
Ein bekannter Wissenschaftler namens Albert Einstein hat viele Jahre seines Lebens der Theorie gewidmet und eine Formel zur Berechnung der Energie aufgestellt. Die Formel E=mc² ist nahezu jedem Bekannt, der sich etwas mit der Materie auskennt. Die Energie ist also die Masse, multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit im Quadrat.
Wie können sich Sterne voneinander unterscheiden?
In ihrer Zusammensetzung können sich Sterne unterscheiden, wodurch jeweils eine andere Leuchtintensität oder Farbe zum Ausdruck kommt. Die Masse und das Volumen des Sterns haben einen Einfluss auf die Leuchtkraft und die Leuchtfarbe. Zudem lässt sich die Zustandsgröße eines Sterns mit Hilfe physikalischer Mittel näher beschreiben. Ein Stern kann charakterisiert und von anderen Himmelskörpern unterschieden werden. Folgende Eigenschaften beschreiben einen Stern näher:
– Schwere und Beschleunigung an der Oberfläche
– Temperatur der Sternoberfläche
– die Sternmasse und deren Dichte
– Sternradius
– Zusammensetzung und Stoffgemische, Metallizität
– Rotation und Geschwindigkeit
– Eigendynamik
– Leuchtkraft des Sterns, als absolute Helligkeit bezeichnet
Fazit: Sterne haben eine weitreichende Bedeutung für die Menschheit
Die Physik liefert einen wertvollen Beitrag zur Erkenntnis des Universums, zur Entstehung der Sterne, der Ausdehnung des Weltalls und der Entwicklung von Galaxien. Die Sterne haben in vielen Kulturen eine tiefe Bedeutung und viele Hobbyastronomen beschäftigen sich mit dem mysteriösen Leuchtkörpern am Himmelszelt. Die Sterne sagen etwas über unseren Charakter, wir deuten Sternbilder und versuchen die Zukunft an Hand von Sternenbildern vorauszusagen. Bereits in der Bibel steht geschrieben, die Sterne sollen als Orientierungspunkte dienen und fungieren als Lichtquelle in der dunklen Nacht. In nahezu allen Kulturen haben Sterne eine Bedeutung, wenn es um die Orientierung, Wegweisung, Personenbeschreibung oder um zukunftsweisende Voraussagen geht.
Quellen zur Textgestaltung:
https://de.wikipedia.org/wiki/Stern
https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/sterne/sternentwicklung/
https://www.planet-schule.de/mm/die-erde/Barrierefrei/pages/Wie_entstehen_Sterne.html