Mittlerweile ist die Sache relativ klar und seit den 1960er Jahren weiß man auch, dass es Neutronensterne wirklich gibt. Die zu Beginn des 20. Jahrhunderts gemachten Überlegungen zur Sternentwicklung lassen sich aus heutiger Sicht so zusammenfassen:
- Ein normaler Stern fusioniert in seinem Inneren Wasserstoff zu Helium. Die Gravitationskraft der Materie versucht zwar, den Stern unter seinem Gewicht kollabieren zu lassen, der Druck der vom Kern nach außen dringenden Strahlung wirkt ihr aber entgegen und hält den Stern stabil.
- Endet die Wasserstoff-Fusion, dann gewinnt die Gravitation die Oberhand. Der Stern kollabiert, sein Inneres wird dichter und dadurch heißer. Die höheren Temperaturen reichen aus, um nun auch die schwereren Helium-Atome zu fusionieren. Dabei entsteht Kohlenstoff und Sauerstoff.
- Die Heliumfusion erzeugt mehr Strahlungsdruck als zuvor und der Stern beginnt sich auszudehnen.
- Kleine Sterne mit etwa der Masse der Sonne verbleiben in diesem Stadium. Der Strahlungsdruck bläst ihre äußeren Schichten immer weiter ins All hinaus und am Ende der Heliumfusion bleibt nur der verdichtete innere Kern zurück: ein “weißer Zwerg”.
- Schwerer Sterne können mit ihrer größeren Masse nach Ende der Heliumfusion den verbleibenden Kern noch so weit verdichten und aufheizen, dass auch Kohlenstoff und Sauerstoff zu neuen Elementen fusioniert werden.
- Erst wenn als Endprodukt der Fusion Eisen entsteht, kommt der Prozess zum Stillstand. Eisen kann nicht mehr fusioniert werden, weil hier keine Energie mehr frei wird, sondern extra Energie für die Fusion nötig wäre.
- So ein schwerer Stern endet als Neutronenstern mit einer Supernova-Explosion.
Und wenn der Stern noch schwerer ist? Dann kann auch die starke Kernkraft den Neutronenstern nicht mehr stabil halten und die Gravitation gewinnt ein weiteres Mal. Der Neutronenstern kollabiert und es entsteht ein schwarzes Loch. Und auch bei der Supernova-Explosion selbst entstehen noch Elemente und zwar all die, die schwerer sind als Eisen (siehe dazu auch hier). Nur während der enorm hochenergetischen Explosionen, die zur Entstehung schwarzer Löcher führen, können diese ganz speziellen Elemente gebildet werden.
Eine Supernova-Explosion verteilt neue Chemie im Weltall
Bild: X-ray: NASA/CXC/MIT/L.Lopez et al.; Infrared: Palomar; Radio: NSF/NRAO/VLA
Damit ein schwarzes Loch entstehen kann, braucht es also zuerst einmal einen großen Stern, der sein komplettes Leben hinter sich bringen muss. Ein Leben, in dem dieser Stern durch Kernfusion jede Menge chemische Elemente erzeugt. Da es nach dem Urknall selbst nur Wasserstoff und Helium im Universum gab, ist dieser Prozess der Ursprung all der anderen Elemente im Kosmos. Damit diese Elemente aber aus dem Inneren der Sterne hinaus ins All gelangen um dort zum Beispiel Planeten zu bilden (oder Lebewesen, die auf diesen Planeten leben), muss er bei einer Supernova explodieren und all die frisch fusionierten Elemente durch die Gegend schleudern.
Ohne die Prozesse im Inneren der Sterne, die am Ende zur Entstehung schwarzer Löcher führen, würden also auch nicht all die Elemente entstehen, auf denen unser Leben aufgebaut ist! Ein Universum ohne schwarze Löcher wäre also auch ein Universum ohne Leben! Wir können also durchaus froh sein, dass es diese seltsam absurden Himmelskörper gibt!
Die Astronomen in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren allerdings alles andere als froh was die schwarzen Löcher anging. Aber dazu dann mehr im nächsten Teil der Serie.
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