Astronomie
Astronomie
Die Sonne ist nur einer der vielen Sterne mit denen das All übersäht ist, Sie erscheint uns nur so anderes als die anderen Sterne, da sie uns sehr viel näher ist.
Die Sterne sind nicht gleichmäßig im kosmischen Raum verteilt sondern bilden Gruppen, so genannte Galaxien, welche hunderte Milliarden Objekte enthalten. Die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, besteht aus hundert Milliarden Sterne. Sie ist eine Spiralgalaxie, hat die Form einer Scheibe mit spiralförmigen Armen. Unser Sonnensystem befindet sich in einem solchen Spiralarm am Rande der der Milchstraße. Wir können die Milchstraße natürlich nicht von außen beobachten, weil wir uns selbst im inneren befinden.
Da wir uns am Rand der Galaxie befinden, sehen wir die meisten Sterne der Milchstraße als ein aus unzähligen Sternen bestehendes Band.
Die Galaxien sind im All nicht gleichmäßig verteilt, sie neigen dazu Haufen zu bilden, die im Durchschnitt in etwa 100 Galaxien beinhalten. Man nimmt an, dass im gesamten Universum ungefähr eine Milliarde Galaxien enthalten sind und jede dieser Galaxien setzt sich aus 100 bis 250 Milliarden Sternen zusammen.
Grundsätzlich unterscheidet man 2 Arten von Sternen:
a) Wandelsterne oder Planeten
Das sind Himmelkörper die nicht selbst leuchten sondern von der Sonne beleuchtet werden.
b) Fixsterne:
Das sind Himmelskörper sie selbständig leuchten.
Im Weltall befinden sich neben den Sternen auch riesige Wolken aus Gas und Staub, das ist die so genannte Interstellare (zwischen den Sternen liegende) Materie.
Sie besteht aus einen festen Anteil, das ist der Interstellare Staub und aus einem Gasförmigen Anteil, das ist das Interstellare Gas. Der Raum zwischen den Sternen ist also nicht leer, viel mehr ist sogar die meiste Materie des Universums nicht in den Sternen konzentriert sonder liegt dazwischen.
Man weiß heute, dass das gesamte Universum einer Expansionsbewegung (Ausdehnungsbewegung) unterlegen ist. Die Galaxien bewegen sich im Allgemeinen von einander weg.
Die Geburt des Universums
Am Beginn des vergangenen Jahrhunderts, konnte die Wissenschaft noch nicht viel über die Anfänge des Universums sagen. Man neigte dazu dem Universum eine Reihe von Eigenschaften zuzuschreiben: Ewig, Unendlich Unveränderlich und gehorcht außerdem in allen Richtungen dem gleichen physikalischen Gesetzen.
Diese Ansichten wurden später natürlich widerlegt:
Heute ist die Urknall Theorie (Big Bang Modell) die am meisten anerkannte, wenn auch nicht unumstrittene Erklärungstheorie für die Entstehung des Universums:
Die gesamte Materie war einst in einer winzig kleinen unfassbar dichten Kugel konzentriert, die hauptsächlich aus Energie bestand und unvorstellbar heiß 100 Milliarden Grad war. Irgendwann vor ca. 15-18 Milliarden Jahren explodierte diese Kugel und es entstand das Universum, durch die Ausdehnung verwandelte sich die Energie in Materie. Die Temperatur begann zu sinken und ermöglichte dadurch dass sich die ersten Atome (Wasserstoff und Heliumatome) und Atomaggregate (Atomzusammenschlüsse) bilden konnten, um die sich die entstehende Materie weiter verdichtete.
So entstanden schließlich Planeten, Sterne, Galaxien, usw. Bei Ihrer Entstehung spielt die Massenanziehung eine Rolle: Jede unregelmäßige Ansammlung Interstellarer Masse übt eine gewisse Anziehungskraft auf die Umliegende Materie aus.
Diese vereinigt sich mit der Interstellaren Masse wodurch sich die von ihr ausgeübte Anziehungskraft noch verstärkt. Man bezeichnet das als Schwerkraftkollaps.
Dieses Phänomen spielt z.B. auch bei der Entstehung der Sterne eine große Rolle.
Das Leben eines Sterns
Man nimmt an, dass die Sterne durch einen Schwerkraftkollaps aus vorhandenem Gas und Staubwolken entstehen.
Sterne werden wie Lebewesen geboren, leben eine zeitlang und sterben dann. Das Lebensalter liegt in der Größenordnung von Millionen bis Milliarden Jahren. Aus diesem Grund erscheinen uns die Sterne auch unverändert.
1. Geburt eines Sterns
Eine Staub und Gaswolke kann sich im Laufe der Zeit aufgrund der Schwerkraft zusammen ziehen und verdichten. Dabei erhitzen sich die inneren Regionen der Wolke.
Allmählich wird die Temperatur so hoch, dass Energieerzeugung durch Kernfusionen in der Wolke einsetzt, dabei riesige Mengen an Energie frei. Die äußerste Hülle der Wolke wird durch diese ungeheure Energieerzeugung im inneren der Wolke weggeblasen. Das innerste der Wolke liegt dann frei, daraus folgt ein junger Stern (Protostern) ist entstanden und beginnt zu leuchten.
2. Das Leben eines Sterns
Ein Stern ist wie ein riesiger Ofen, wobei die Atomkerne der Brennstoffe sind. Zunächst wird der Wasserstoff zu Helium verbrannt: Es handelt sich dabei um Kernverschmelzungen (Fusionen).
2 Wasserstoffkerne verschmelzen zu einem Heliumkern. Dabei wird eine so große Energiemenge frei gesetzt, dass damit die von den Sternen ausgehende Lauchkraft erklärt werden kann. In weiterer Folge verbrennt das Helium zu immer schwereren Elementen. Helium wird in Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff verwandelt. Diese Elemente werden wiederum durch Fusionsprozesse in Neon, Magnesium, Silizium, usw. und schließlich zu Eisen umgewandelt.
Auf welche Weise sich diese Umwandlungen vollziehen hängt von der Temperatur ab. Der Brennstoff in den Sternen geht trotz der ungeheuren Energieerzeugung erst nach Millionen bis Milliarden Jahren zu Ende. Große Sterne haben eine wesentlich kürzere Lebensdauer als kleine, weil sie ihren Brennstoff rascher verbrauchen. Unsere Sonne hat eine Lebensdauer von etwa 10 Milliarden Jahren. Sie ist etwa vor 5 Milliarden Jahren entstanden und hat ungefähr die Hälfte ihres Lebens hinter sich.
Eines Tages greifen die Kernreaktionen auch auf die äußeren Schichten des Sterns über wodurch der Stern größer und heller wird.
Er wird zu einem "Roten Riesen". Er wird ungefähr 250-mal so groß und leuchtet rötlich. Wenn unsere Sonne dieses Stadium erreicht haben wird, ist sie so groß, dass sie nacheinander die innersten Planeten Merkur, Venus und schließlich auch die Erde verschlingen wird.
3. Das Sterben eines Sterns
Auf welche weiße eine "Roter Riese" stirbt, hängt von seiner Masse ab.
a) Sterben von Sternen die kleiner als 2 Sonnemassen sind: Zunächst geraten die äußersten Gasschichten des Sterns in Schwingungen.
Der Stern bläht sich dabei abwechselnd auf und zieht sich wieder zusammen; Diese Schwingungen werden immer intensiver bis schließlich der Stern seine Außenschicht absprengt. Die Weggeschleuderten Gebilde heißen Planetarische Nebel. Vom Roten Riesen bleibt nur mehr der innerste Teil, welcher einen kleinen glühenden Stern bildet. Man bezeichnet ihn als "weißen Zwerg". Er ist ungefähr 100-mal kleiner als unserer Sonne, hat aber eine so große Dichte dass ein Teelöffel auf der Erde 1 Tonne wiegen würde. Ein weißer Zwerg strahlt, wie der Name sagt, weißes Licht aus.
Langsam kühlt er ab und leuchtet immer schwächer, wie ein verglimmendes Glutstück. Das Sterben dieses Sterntyps geschieht verhältnismäßig friedlich und unauffällig zum Unterschied zu den nächsten Sterntypen
b) Sterne die eine Masse zwischen 2 und 8 Sonnenmassen haben:
Größere Sterne sind wesentlich heißer und verbrennen ihren Brennstoff rascher. Wenn der Brennstoff in seinem inneren aufgebraucht ist, explodiert der Stern von innen her. Die noch übrig geblieben Energie entlädt sich mit solcher Gewalt, dass die Oberfläche des Sterns explodiert und in den Raum geschleudert wird. Die Helligkeit ist nun größer als die von Milliarden Sternen. Man spricht von einer Supernova.
Die gewaltige Explosion zertrümmert einen Großteil des Sterns, es bildet sich eine wirbelnde sich ausdehnende Wolke aus Gas und Staub. Der im Zentrum verbleibende Rest der Supernovaexplosion bildet einen Neutronenstern: die restliche Masse, die nicht durch die Explosion in den Raum geschleudert wurde, stürzt in sich zusammen und wird zu Neutronen zusammen gepresst.
Er hat einen Radius von ca. 10 km, jedoch eine so große Dichte dass ein Stecknadelkopf hunderttausend Tonnen wiegen würde.
c) Die Masse des Sterns ist größer als 8 Sonnenmassen:
Nach der Supernova stürzt der Stern in sich zusammen und erreicht eine unvorstellbar hohe Dichte à Schwarzen Loch
Schwarze Löcher saugen sowohl Materie als auch Strahlung in sich hinein dass nichts mehr, weder Masse noch Licht, durch die extrem hohe Anziehungskraft das schwarze Loch wieder verlassen kann. Ein äußerer Beobachte kann daher das schwarze Loch nicht sehen, lediglich die Wirkung der Schwerkraft des schwarzen Lochs auf andere Sterne kann festegestellt werden.
Die Bedeutung der Sterne
1. Unser Heimatstern die Sonne liefert die notwendige Energie ohne die leben auf unserer Erde nicht möglich wäre. (Angemessen Temperatur der Atmosphäre; Fotosynthese der Pflanzen - Sauerstoff, Traubenzucker entsteht à Atmung und Ernährung von Tier und Mensch gesichert)
2. In den Sternen werden die wesentlichen Elemente erzeugt ohne die das Leben nicht möglich wäre. Z.B.
bestehen die Menschen zu 90 % aus Kohlenstoff und Sauerstoff, welche in längst verschwundenen Sternen erzeugt wurden. Im Endstadium des Sterns wird die Materie wieder in Form von Interstellaren Gas und Staubwolken emittiert (ausgesendet). Aus diesen können wieder neue Sterne aber auch Planten wie unserer Erde mit seinem Leben entstehen. Somit besteht jeder Organismus auf der Erde im wahrsten Sinne des Wortes aus Sternenstaub.
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