Licht ist eine komische Sache. Wir drücken auf den Schalter und es wird hell. Der helle Raum unterscheidet sich nicht vom dunklen; vom Licht einmal abgesehen. Licht ist nichts greifbares; Licht ist flüchtig. Aber wenn es irgendwo wirklich hell ist, dann ist das Licht eine eigene Kraft mit der man rechnen muss. Licht ist der Grund, warum Sterne existieren. Das ganze Gas aus dem ein Stern besteht, will eigentlich unter seinem eigenen Gewicht kollabieren. Das passiert auch und je kompakter der Stern wird, desto heißer wird es in seinem Inneren. Irgendwann ist es so heiß, dass die Kernfusion einsetzen kann. Es entsteht Energie, die in Form von Lichtteilchen und Neutrinos nach außen dringt. Die Lichtteilchen stoßen auf ihrem Weg vom Kern zur Oberfläche des Sterns ständig mit den Atomen zusammen. Deswegen dauert es ein paar zehntausend Jahre, bis ihren Weg nach draußen gefunden haben. Und deswegen ist der Stern stabil. Denn die unzähligen Kollisionen zwischen den Atomen und den Lichtteilchen erzeugen den sogenannten “Strahlungsdruck”. Die nach außen dringenden Lichtstrahlung drückt gegen die Atome des Sterns und wirkt der Gravitationskraft entgegen. Der Kollaps wird aufgehalten und der Stern ist stabil. Das ist auch der Grund, warum ein Stern nicht beliebig groß werden kann. Je größer er wird, desto heißer wird er. Je heißer er ist, desto mehr Strahlung erzeugt er. Und irgendwann ist der Strahlungsdruck so groß, dass der Stern nicht mehr zusammenhält. Der Strahlungsdruck des Lichts reißt ihn auseinander.

Unsere Sonne gehört zu den stabilen Sternen. Strahlungsdruck und Gravitationskraft halten sich die Waage und das wird auch noch in den nächsten paar Milliarden Jahren der Fall sein. Je größer ein Stern aber ist, desto schneller verbrennt er seinen Brennstoff und desto kürzer ist sein Leben. Je heißer ein Stern ist, desto stärker sind auch die Sternenwinde. Der gewaltige Strahlungsdruck reißt auf seinem Weg nach draußen Teile der Sternatmosphäre mit sich. Die Sonne verliert durch den Sternwind jedes Jahr ungefähr 20 Billiarden Kilogramm an Masse (was verglichen mit ihrer Gesamtmasse verschwindend gering ist). Ein großer, heißer Stern kann dagegen deutlich mehr Masse verlieren; der Verlust ist hier milliarden Mal größer als bei der Sonne. Ein großer Stern kann durchaus das mehrfache der Erdmasse pro Jahr durch Sternwind verlieren.

Irgendwann bleibt vom Stern nicht mehr viel übrig als der heiße Kern. Solche ehemaligen großen Sterne, die ihre Atmosphäre ins All geblasen haben, nennt man Wolf-Rayet-Sterne (benannt nach Charles Wolf und Georges Rayet, die diese Art von Steren im 19. Jahrhundert entdeckt haben). Sie sind viel schwerer als die Sonne und können zwischen dem 10fachen und dem mehr als 200fachen der Sonnenmasse auf die Waage bringen. Und sie sind heiß! Ihre Oberflächentemperatur kann zwischen 30000 und über 100000 Kelvin betragen (bei der Sonne sind es nur rund 5500 Kelvin). Wolf-Rayet-Sterne sind also ziemlich beeindruckende Objekte. Sie haben aber noch mehr Tricks auf Lager. Schaut euch zum Beispiel mal den Stern WR 104 an:

Das ist natürlich nicht der Stern selbst. Dafür ist das Ding zu groß. Hier ist ein Standbild mit Maßstab:

Die Spirale durchmisst 160 astronomische Einheiten (AE). Unser Sonnensystem bis hinaus zum Neptun hat nur einen Radius von 30 AE. Wenn wir bis hinter die Asteroiden des fernen Kuipergürtels messen, kommen wir ungefähr auf 100 bis 150 AE. Die Spirale von WR 104 ist also ungefähr doppelt so groß wie das bekannte Sonnensystem. Und sie dreht sich alle 8 Monate einmal um ihre Achse!

Was man hier sehen kann, ist Staub. In so einem Stern ist ja mehr als nur Wasserstoff und Helium. Da sind auch noch jede Menge andere Elemente, darunter auch viel Kohlenstoff, die gemeinsam mit dem Sternwind ins All geblasen werden. Der Kohlenstoff kann sich mit den anderen Elementen zu kleinen Staubteilchen verbinden (im wesentlichen ist das nichts anderes als Ruß). Und genau diesen Staub sieht man auf der Aufnahme, die im infraroten Teil des Spektrums gemacht wurde, wo man Staub besonders gut sehen kann. Normalerweise würde man bei einem Stern dieser Art nicht so viel Staub erwarten. In der Nähe des Sterns ist es zu heiß und hell. Die starke Ultraviolett-Strahlung würde die Staubteilchen auseinander reißen. Und wenn der Kohlenstoff zu weit vom Stern weg geschleudert wurde, ist der Sternwind dort zu dünn, als das sich Staubteilchen bilden können.

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Kommentare (17)

  1. #1 Michael
    29. Dezember 2012

    Harrald Lesch hatte mal eine alpha centauri zum Thema:

  2. #2 tomek
    29. Dezember 2012

    Die Behauptung habe ich schon mehrfach gelesen, dass aufgrund des Strahlungsdruck ein Stern nicht kollabiert.
    Wieso?
    Der Jupiter kollabiert doch auch nicht, obwohl er nicht leuchtet. Es gibt doch eine repulsive Wechselwirkung zwischen den Atomen, nämlich durch das Pauli-Prinzip.
    Ich kann mir vorstellen, dass es bei richtig grossen Sternen es wirklich zum Kollaps kommen würde, wenn man keinen Stralhungsdruck hat. Aber wirklich bei jedem Stern? Könnte es nicht sein, dass die Sterne dann einfach kleiner wären?
    Gibt es dazu irgendwelche Rechnungen?

  3. #3 Alderamin
    29. Dezember 2012

    @tomek

    Bei jedem Hauptreihenstern sorgt der Gasdruck für dessen Stabilität. Im Inneren herrschen mehrere Millionen Kelvin Temperatur, die die Teilchen des Plasmas entsprechende schnell machen, wodurch ein hoher Gegendruck zur Gravitation entsteht. Der Strahlungsdruck, der mit der vierten Potenz der Temperatur zunimmt, spielt allerdings erst bei den größten Sternen eine Rolle, wo er zur dominierenden Komponente wird.

    Ein Objekt, das alleine aufgrund des Pauli-Prinzips stabil bleibt, ist ein weißer Zwerg. Sterne von weniger als einer Sonnenmasse bis zu knapp 10 Sonnenmassen schrumpfen zu weißen Zwergen, wenn die Kernfusionen in ihrem Kern erlischen und somit nicht mehr der entsprechende Gasdruck vorherrscht.

    Nur Sterne mit mindestens 10 Sonnenmassen kollabieren zu einem Objekt, bei dem das Pauli-Prinzip nicht mehr ausreicht, die Gravitation zu kompensieren: zu einem Neutronenstern. Der Kern hat dann mehr als 1,4
    Sonnenmassen (Chandrasekhar-Grenze), bei welcher selbst lichtschnelle Elektronen ihn nicht mehr stabilisieren können. Der Rest der Sternenmasse geht bei der durch den Kollaps ausgelösten Supernova-Explosion verloren.

    Für die entsprechenden Rechnungen kann man die Wikipedia-Artikel zu weißen Zwergen und Neutronensternen konsultieren (es empfehlen sich auch die englischen Versionen).

  4. #4 Faustus
    29. Dezember 2012

    Nicht ganz zu dem Thema passend, aber eine sehr erhellende von den PhD-Zeichern visualisierte Zusammenfassung über die Eigenschaften von Sternen: http://www.youtube.com/watch?v=uG4xe9cNpP0

  5. #5 Florian Freistetter
    29. Dezember 2012

    @Faustus: “aber eine sehr erhellende von den PhD-Zeichern visualisierte Zusammenfassung über die Eigenschaften von Sternen”

    Hatte ich die nicht auch hier im Blog?

  6. #6 Olaf aus HH
    Hamburg, D, Europa, Erde, ...
    29. Dezember 2012

    160 AU – das ist eine ziemliche Packung, uuuhh.
    Lieber FF, öfter habe ich Ihnen schon gedankt für Ihre Berichte. Hier wieder einmal aufs neue.
    Auch wenn Sie das nicht erfunden oder erschaffen haben.
    Mein Respekt für diese Wunder der Natur ist sehr groß. Kreationist bin ich wahrlich nicht, es macht mich nur immer wieder schwindelig, welche Dimensionen uns alle umgeben.
    “Schwindeln” Sie und andere auch als Wissenschaftler manchmal Wenn Sie so am Strand oder auf der Bergwiese liegen und die Sterne schauen ?
    Walt Whitman fällt mir ein:

    WHEN I heard the learn’d astronomer;
    When the proofs, the figures, were ranged in columns before me;
    When I was shown the charts and the diagrams, to add, divide, and measure them;
    When I, sitting, heard the astronomer, where he lectured with much applause in the lecture-room,
    How soon, unaccountable, I became tired and sick; 5
    Till rising and gliding out, I wander’d off by myself,
    In the mystical moist night-air, and from time to time,
    Look’d up in perfect silence at the stars.

    Aus/ von : http://www.bartleby.com/142/180.html
    Herzlichst aus Hamburg

  7. #7 Olaf aus HH
    29. Dezember 2012

    Sorry, ich habe einige andere sachkundige Kommentatoren vergessen, Alderamin zum Beispiel.
    An alle meinen Dank für die Aufklärung.

  8. #8 wereatheist
    Meckerecke
    29. Dezember 2012

    Unser Sonnensystem bis hinaus zum Neptun hat nur einen Durchmesser von 30 AE.

    Muss ich wieder mal den Nitpicker v.D. geben. *seufz*
    Die große Halbachse der Neptunbahn misst 30 AU.
    Also der Radius unseres Planetensystems.

  9. #9 Florian Freistetter
    29. Dezember 2012

    Danke

  10. #10 wereatheist
    29. Dezember 2012

    @Olaf aus HH: Ich kann die Empfindungen Walt Whitmans nicht recht teilen. Zu wissen, dass es sich bei den schwachen Lichtern am Himmel um gigantische Gasbälle mit Kernfusion handelt, nimmt überhaupt nichts von dem Zauber. Im Gegenteil.

  11. #11 heike
    29. Dezember 2012

    mich würde mal intressieren sind 8000lichtjahre den sehr weit weg??????

  12. #12 PDP10
    29. Dezember 2012

    @heike:

    Jaaaa … das ist seeeeeehr weit weg!

    Ganz doll weit!

    Ungefähr Zehntausend-Billionenmal weiter weiter weg, als wie die Tanke bei der du mit den anderen Duden-Verweigerern immer rumhängst…..

  13. #13 Florian Freistetter
    29. Dezember 2012

    @heike: “mich würde mal intressieren sind 8000lichtjahre den sehr weit weg??????”

    Schau doch einfach mal bei Wikipedia nach, da wird vieles erklärt. Zum Beispiel das Lichtjahr: http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtjahr

    8000 Lichtjahre heißt, dass das Licht für diese Strecke 8000 Jahre braucht. Und da sich Licht mit 300000 km pro Sekunde bewegt, ist das ordentlich weit. Der der Sonne am nächsten gelegene Stern ist “nur” 4 Lichtjahre weit weg.

  14. #14 JaJoHa
    29. Dezember 2012

    @heike
    Die Frage ist worauf du weit weg beziehst
    Die Sonne ist ca 150 Millionen Kilometer oder 8 Lichtminuten weit weg, der Mond 1 Lichtsekunde
    Ist also noch in der Milchstraße, und für Astronomen vermutlich noch relativ nahe. Für jede Art von heutiger Fortbewegung ist das aber viel zu weit weg. Zu Fuß ist das ein netter Marsch, der ca 100 Milliarden Jahre dauert

  15. #15 Olaf aus HH
    Hamburg, D, Europa, Erde, ...
    31. Dezember 2012

    @ wereatheist:
    Wir sind wohl nicht soo weit auseinander – das ist ja auch für mich gerade der “Zauber” oder die “Schwindel”(igkeit), wie überwältigend z. B. die Größenordnungen oder Zusammenhänge und Wirkungen sind, von denen hier oft die Rede ist.
    Ich denke/ glaube, daß Walt Whitman ann all diejenigen Astronomen und Zuhörer dachte, denen angesichts all dessen die Fähigkeit zum “Staunen” fehlt.
    Was mich ebenso fasziniert ist die Fähigkeit der Wissenschaften und ihrer Vertreter (ob “groß” oder “klein”), die das alles entdeckt, hergeleitet und erklärt haben oder gegenwärtig daran arbeiten..
    Dafür ja auch mein Dank an alle Erklärbären – vor allem FF – hier.
    “Der Mensch” ist für mich jedenfalls ebenfalls etwas wunderbares, auch wenn er auch grausige Seiten hat.

  16. #16 Wandler
    Wien
    2. Januar 2013

    Hallo!

    Ich bin ein Langzeit Leser und erstmals Poster… aber ich muss sagen, ich liebe diesen Blog.
    Ich komme mir zwar dabei immer wie ein Wissens-Nackerbazerl vor (und das trotz Magister Titel in Geschichte, Geographie und Mathematik) aber irgendwo muss man sich ja auch regelmäßig überfordern lassen 🙂

    weiter so! *wink*

  17. […] Und den im Video erwähnten Stern WR104 habe ich hier genauer beschrieben. […]