Arbeitsblatt: Astronomie

Was ist ein Stern? Sie sind der Anfang der Faszination der Astronomie: Die Sterne. Doch was ist ein Stern eigentlich? Wie funktionieren Sterne? Wo befinden sie sich, wie verläuft ein Sternleben, welche Arten und Farben von Sternen gibt es? Und wie sieht es denn eigentlich mit der Sonne aus? Wenn wir in einer klaren Nacht zum Himmel blicken, sehen wir unter günstigen Bedingungen tausende von Sternen. Etwa 5500 kann das menschliche Auge in einer klaren Nacht ohne Hilfsmittel erkennen. Wenn wir uns mit Astronomie und Planeten befassen, kommt früher oder später unweigerlich die Frage: Was ist eigentlich ein Stern? Über Jahrtausende haben Menschen sich diese Frage gestellt, und erst heute (etwa seit den letzten hundert Jahren) können wir sagen, dass wir eine gute Vorstellung davon haben, was Sterne sind. Um es kurz zu machen: Ein Stern ist eine ferne Sonne und unsere Sonne ist ein Stern. Sterne sind riesige Kugeln aus Gas, und es gibt sie in ganz verschiedenen Grössen, Helligkeiten und Temperaturen. Sterne haben ganz unterschiedliche Lebenszeiten, wie wir noch sehen werden. Woher Sterne kommen Sterne werden in den gewaltigen interstellaren Molekülwolken geboren. Diese Wolken enthalten riesige Mengen von Wasserstoff und sind oft viele Lichtjahre gross. In ihrem Inneren entstehen neue Sternsysteme, in dem sich Teile der Wolke zusammenziehen und zu Sternen verdichten. Während des Zusammenziehens beginnt die Wolke zu rotieren und bildet irgendwann eine Staubscheibe um den entstehenden Stern. Der Stern im Zentrum strahlt erst nur durch die gewaltige Wärme, die ihm aus der Wolke zugeführt wird er hat in diesem Stadium noch nicht genügend Masse, um die Kernfusion zu zünden. In der Staubscheibe, die ihn umgibt, kommt es bereits zur Bildung der ersten grösseren Staubteilchen, aus denen später dann die Planeten hervorgehen werden. Irgendwann ist der Druck hoch genug und der Stern zündet. Der Sternwind, der nun von ihm ausgeht (wie bei unserer Sonne der Sonnenwind), bläst den Rest der Staubscheibe, die sich noch nicht zu Planeten gesammelt hat, weg ein neues Sternsystem ist entstanden. Verschiedene Grössen und Farben Sterne gibt es in allen Farben und Grössen. Ihre Farbe hängt davon ab, wie heiss sie sind: Sehr heisse Sterne sind blau und weiss, kühlere Sterne wie die Sonne haben Farben, die langsam ins blasse Orange übergehen. Der Grund für diese Färbung ist in der unterschiedlichen Oberflächentemperatur der Sterne zu suchen. Bei einigen besonders hellen Sternen kann die Farbe gut von Auge am Nachthimmel ausgemacht werden (die meisten leuchtschwachen Sterne hingegen erscheinen weiss: das liegt daran, dass das Auge Farben erst erkennen kann, wenn das Licht hell genug ist). Um sich besser zu orientieren, haben die Astrophysiker die Sterne in verschiedene Klassen eingeteilt, die man auch Spektralklassen nennt. Sie heissen: (blau), (blauweiss), (weiss), (weissgelb), (gelb), (orange), (rot), (dunkelrot), (nur Infrarotstrahlung). Neben dieser Einteilung könnte man die Sterne auch nach ihrer Helligkeit einteilen: Beide Einteilungen werden auf dem sogenannten HertzsprungRusselDiagramm (oder HRDiagramm) einbezogen, das nach den Astrophysikern Hertzsprung und Russel benannt ist. Darauf sieht man, dass sich die meisten Sterne in unserer Milchstrasse auf einer Linie oder Reihe befinden: Die sogenannte Hauptreihe. Wenn sich ein Stern auf der Hauptreihe befindet, ist er mitten im Leben. Nur am Anfang, wenn der Stern entsteht, und am Ende, wenn er stirbt, verlässt er die Hauptreihe. Neben der Hauptreihe gibt es auch noch andere Reihen von Sternen, etwa die Reihe der Riesensterne und der Ueberriesensterne. Wie viele Sterne gibt es? Es gibt unglaublich viele Sterne: am Nachthimmel der Erde sind unter guten Bedingungen von Auge etwa 5500 zu sehen, mit einem Feldstecher oder gar einem Teleskop werden es schnell viel mehr. In unserer Milchstrasse (der Galaxie, in der wir leben) gibt es bis zu 400 Milliarden Sterne! Und die Milchstrasse ist bloss eine unter vielen Galaxien im Universum. Man schätzt die Gesamtzahl der Galaxien im sichtbaren Universum auf rund 100 Milliarden das wären dann rund 2000 Milliarden Milliarden oder 20 Trilliarden Sterne. Ist die Sonne ein grosser oder ein kleiner Stern? Entgegen allem, was in der Regel über die Sonne erzählt wird, ist sie überhaupt kein kleiner, unbedeutender Stern: Die Sonne gehört zu den grösseren Sternen in unserer Milchstrasse: Sie ist grösser als 95% aller Sterne in der Milchstrasse! Natürlich gibt es Sterne, die grösser sind als die Sonne: Diese Sterne sind so gross, dass man sie auch über riesige Entfernungen immer noch gut erkennen kann. Die meisten Sterne, die wir am Nachthimmel erkennen kann, sind deshalb Sterne, die wesentlich grösser sind als die Sonne. Die unzähligen kleinen Sterne leuchten viel zu schwach, als dass wir sie von Auge sehen könnten. Die grössten Sterne sind etwa 20 bis 100 Mal so schwer wie die Sonne, die kleinsten haben nur etwa 8% der Sonnenmasse. Darunter (das heisst, bei einem Stern, der leichter ist als 8% der Sonnenmasse) wird der Druck der Gravitation im Kern des Sternes niemals so gross, dass Wasserstoff fusionieren kann der Stern beginnt gar nie zu leuchten. Er ähnelt nun eher einem grossen Gasplaneten. Diese seltsamen Mischformen zwischen Sternen und Planeten nennt man Braune Zwerge. Braune Zwerge sind nicht braun, das Wort wurde erfunden, um die Mitte zwischen Rot (die Farbe der kleinsten Sterne) und Schwarz (de Farbe der Planeten, die ja nicht aus eigener Kraft leuchten können und deshalb, wenn keine Sonne in der Nähe scheinen würde, schwarz wären) anzudeuten.