SU Leo: Entstehung und dramatisches Ende normaler und exotischer Sterne

Am 20.Oktober 2015 war Prof. Uwe Schumacher zu Gast bei der Senioren Union Leonberg. Mit einer wunderschönen Power-Point Präsentation tauchten wir in die Faszination der Sterne und des Universums ein.

In unserer heimischen Galaxie- der Milchstraße- gibt es ca. 200 Milliarden Sterne. Die Zahl der Galaxien beträgt ca. 100 Milliarden. Die Energie der Sterne entsteht durch die Kernfusion- eine Verschmelzung von leichten Kernen ( Wasserstoff ) zu schweren Kernen ( Helium ) bei hohen Temperaturen. Bei diesem Vorgang wird Kernenergie frei.

Hierbei entsteht Licht und durch die Kernfusion bei noch höheren Temperaturen schwerere Elemente bis zum Eisen, die erst die Existenz von Leben möglich machen. Die Geburt der Sterne passiert in den Staubwolken des Universums und man kann die Sternentstehungsgebiete in den hellen Bereichen der Galaxien erkennen. Die Milchstraße hat einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren. Die Lichtgeschwindigkeit beträgt 300.000 km / s. Ein Lj. Also 300.000 x 365 x 24 x 3600 = 9,46 x 10 12 km. Im Mittelpunkt der Milchstraße sitzt ein schwarzes Loch mit einer Gesamtmasse von 3 Millionen Sonnen. Ein schwarzes Loch ist dadurch charakterisiert, dass durch die Gravitationskraft keinerlei Materie oder Strahlung entkommen kann. Die Existenz dieser schwarzen Löcher wurden von Einstein voraus gesagt. Das Projekt Sofia, das in Verbindung mit der Uni Stuttgart in 20 km Höhe fliegt hat ein Riesentor das mit Infrarotgeräten Aufnahmen vom Weltall unternimmt. Im Orionnebel ist mit diesen Geräten ein großes Sternentstehungsgebiet erkennbar.

Die Sterne haben wie unser Heimatstern-die Sonne- Planeten in ihrer Umlaufbahn, die wegen fehlender Kernfusion aber schwer erkennbar sind. Das Weltraumteleskop Kepler sucht nach solchen sog. Exoplaneten. In letzter Zeit wurden an einigen Sternen unregelmäßige Helligkeitsschwankungen bis zu 20% festgesellt. Die Ursachen sind unbekannt. Vermutet werden Trümmerfelder von Asteroiden, die durch das Strahlungsfeld der Sterne fliegen oder aber auch unwahrscheinliche Tätigkeiten von Aliens, die die Sterne- anzapfen- wollen um Energie zu gewinnen.    

Die Galaxien- es gibt spiral-, elliptische- und unregelmäßige Galaxien, die miteinander wechselwirken durch Kollisionen oder mittels Durchdringungen. Beispiel dafür ist die Milchstraße und unsere Nachbargalaxie- die Andromeda Galaxie, die sich annähern und in der Zukunft durchdringen werden. Zusammenstöße sind wegen der großen Abstände aber unwahrscheinlich. Die Geschwindigkeiten der Galaxien betragen ca. 1000 m/ s

Die Sternentstehung beginnt bei einer Staubdichte von 100 Molekülen / cm3/. Durch Zusammentreffen und Einwirkung der Gravitation vergrößern sich die Klumpen und erhitzen sich durch den Gravitationsdruck. Die Moleküle brechen zu Atomen auf, und bei einer Temperatur von 12 Mio. Kelvin und der entsprechenden Masse kommt es zur Kernfusion. Auf diesem Weg ist die Sonne entstanden. Die Sonne gibt eine Leistung von 1023 Watt ab. Die Solarkonstante beträgt 1,4 KW / m2 . Eddington(1922 ) erklärt zum ersten Mal die Energieerzeugung in der Sonne als Fusion von Wasserstoff zu Helium nach der Formel : 4 H > 4He + 2e+ +2 nü +26,7 MeV . Nach der Einsteinschen Formel : E= mc2 werden pro Sekunde 4 Mio. t Masse in der Sonne verschmolzen um diese Energie zu erzeugen. Bei höheren Temperaturen verschmelzen dann die Heliumkerne zu Kohlenstoff, bzw. zu Sauerstoff. Dieser Fusionsprozeß endet beim Eisen. Die noch schwereren Elemente wie Blei, Plutonium, Uran entstehen bei einer Supernova bei noch höheren Temperaturen durch Einfang von Neutronen.

Ein spektakuläres Ereignis war die Supernova 1987A, die im Jahr 1987 entdeckt wurde.

Besonders exotische Himmelskörper sind die Neutronensterne, die durch eine Supernova entstanden sind und Materie von Begleitsternen abziehen. Sie haben eine Zwiebelschale mit einem festen, entarteten Kern, wobei die Schalen von innen nach außen sich aus den einzelnen Elementen zusammensetzen, die nach außen höhere Fusionstemperaturen haben. Ein besonderes Exemplar ist der Magnetar, der ein starkes Magnetfeld infolge seiner Rotation besitzt. Gut zu erkennen ist der zentrale Jetstrom mit dem der Magnetar Lichtsignale ins All schickt.

Auf den Vortrag folgte eine lebhafte, und engagiert geführte Diskussion; dabei zeigten einige der 35 Teilnehmer enormes Detail-Wissen.

Herr Prof. Uwe Schumacher hat eine so lebhafte Vortragensweise, sodass die Senioren Union Leonberg ihn bereits zum 3. Vortrag eingeladen hatte. Vorausgegangen waren in früheren Jahren die Themen: „Sonne - Erde -Klima. Wie hängen sie zusammen?“ und „Kernfusion die mögliche Energie der Zukunft?“

(Jörg Brackenhammer)