01: Der Tod der Sonne

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Ungefähr 5 Milliarden Jahre nach Christus

Wir trauern um die Sonne (9 Milliarden Jahre nach dem Urknall – 19 Milliarden Jahre n.U.). Sie war der Mittelpunkt unseres Lebens und hat immer eine solche innere Wärme ausgestrahlt, dass man das Gefühl hatte, die Sonne würde nie untergehen. Doch auch sie ist nun im Alter von 10 Milliarden Jahren verstorben. Ihre letzten Millionen Jahre waren ein Kampf um Leben und Tod, während dessen sich die Sonne immer weiter aufgebläht hat, (dabei hat sie mehrere von uns versehentlich verschluckt). Dieser Kampf hat sie im Endeffekt aber doch zu viel Energie (in Form von Masse) gekostet. Die Trauerfeier findet auf dem weißen Zwerg statt, der einmal unsere Sonne gewesen ist, da wir in der Umgebung keine weitere Lichtquelle gefunden haben.

Die Planeten (zumindest diejenigen, die nicht verschluckt worden sind)

Vielleicht haben Sie ja schon mal davon gehört, dass die Sonne in ungefähr 5 Milliarden Jahren gewissermaßen sterben wird. Doch wie kommt es eigentlich dazu und wie wird das ablaufen? Um zu schauen, was sich in 5 Milliarden Jahren in der Sonne ändert, müssen wir erstmal schauen, was heute in ihr geschieht.

Wie alle Sterne war die Sonne anfangs eine riesige Ansammlung von Wasserstoff, bis die Kernfusion einsetzte, genau genommen das sogenannte „Wasserstoffbrennen“. Das bedeutet, dass jeweils vier Wasserstoffatomkerne in einem komplizierten physikalischen Prozess (siehe Infobox „Wasserstoffbrennen“) zu einem Heliumatomkern werden. Dieser ist aber etwas leichter als die vier Wasserstoffatomkerne. Die verloren gegangene Masse wurde bereits während des Vorgangs in Energie umgewandelt, welche uns wiederum in Form von Licht erreicht.

Das Wasserstoffbrennen findet in mehreren Schritten statt: Zwei Wasserstoffatomkerne (also zwei Protonen) verschmelzen zu einem Kern des „schweren Wasserstoffes“ oder Deuterium, der aus einem Proton und einem Neutron besteht. Dieser Deuteriumkern verschmilzt mit einem weiteren Proton zu einem Kern des Helium-3-Isotops 3He, das aus zwei Protonen und einem Neutron besteht. Wenn mit drei weiteren Protonen dasselbe geschehen ist, verschmelzen diese beiden 3He-Kerne zu einem zu einem normalen Heliumatomkern 4He mit zwei Protonen und zwei Neutronen, wobei zwei Protonen freigesetzt werden. Insgesamt wurden also aus sechs Wasserstoffatomkernen ein Heliumatomkern und wieder zwei Wasserstoffatomkerne.

In jeder Sekunde werden in der Sonne 564 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 560 Millionen Tonnen Helium fusioniert – ganze 4 Millionen Tonnen Masse werden also in der Sonne pro Sekunde in Energie umgewandelt.

Die Sonne existiert seit ungefähr 5 Milliarden Jahren und fusioniert seitdem Wasserstoffatomkerne zu Heliumatomkernen. Das wird sie auch noch weitere 5 Milliarden Jahre tun. Doch da ihr Wasserstoffvorrat nicht unendlich ist, wird er dann allmählich aufgebraucht sein. Und was befindet sich nun anstelle des Wasserstoffes in der Sonne? Gigantische Mengen Helium!

Nun setzt also ein weiterer Schritt der Kernfusion ein: das „Heliumbrennen“. Die Heliumatomkerne werden in Kohlenstoffatomkerne umgewandelt. Währenddessen wird sich die Sonne immer weiter ausdehnen und Merkur und Venus verschlucken. Ob auch die Erde dieses Schicksal ereilen wird oder ob die Sonne kurz vor ihr anhält, darüber sind sich die Wissenschaftler nicht einig.

Auf die Größe der Sonne wirken zwei Kräfte ein: die Gravitation wirkt nach innen und die freigesetzte Hitze nach außen. Da die Sonne durch die Kernfusion aber immer leichter wird und die Gravitation dadurch etwas schwächer wirkt, dehnt sie sich auch heute schon sehr langsam aus. Durch das Einsetzen des Heliumsbrennens wird noch mehr Hitze entstehen und das Ungleichgewicht noch größer werden, weshalb die Sonne sich dann deutlich schneller ausdehnt.

Viele Sterne, die größer und schwerer sind als unser Heimatstern, erreichen noch weitere Stufen der Kernfusion. Für unsere Sonne ist jedoch schon beim Heliumbrennen Schluss. Ihre äußeren Schichten werden sich immer weiter ausdehnen und zu einem Planetarischen Nebel werden. Ihr Kern bleibt als „Weißer Zwerg“ zurück, der nur ungefähr so groß wie die Erde ist, noch eine Zeit lang seine restliche Energie abstrahlt, schließlich erlischt und zu einem „Schwarzen Zwerg“ wird.

Quellen: