Auf der Suche nach den ältesten Sternen (German Edition)

Temperaturen während der Supernova-Explosion ermöglichen dann die Synthese von Elementen, die schwerer als Eisen und Nickel sind, wenn auch nur in geringen Mengen. Diese sogenannten Neutroneneinfangelemente befinden sich in der unteren Hälfte des Periodensystems. Kapitel 5 ist diesen Elementen gewidmet. Durch die Explosion werden alle neu synthetisierten Elemente aus den inneren Schichten des Sterns ins All geschleudert und mit dem interstellaren Gas vermischt.

Abb. 3.10 : Zwiebelschalenmodell eines massereichen Sterns von mehr als acht Sonnenmassen am Ende seines Lebens. Der übrig gebliebene Eisen-Nickel-Kern ist von Schichten neu synthetisierten Materials umgeben. Aus ihm kann durch Fusion keine weitere Energie mehr gewonnen werden.
    Der Lebenslauf eines Sterns und somit der Verlauf der stellaren Elementsynthese hängt jedoch von der Masse des Sterns ab. Sterne mit weniger als acht Sonnenmassen Anfangsmasse durchlaufen nicht alle diese Brennphasen und enden somit auch nicht als Kern-Kollaps-Supernova. Wie in Kapitel 4 erklärt wird, können in diesen leichteren Sternen nur Elemente bis hin zum Sauerstoff synthetisiert werden, da ihre Masse und die daraus resultierende Schwerkraft nicht ausreicht, um eine genügend hohe Temperatur und den benötigten Druck für weitere Brennphasen zu erzeugen. Es sind also die massereichen Sterne, die ausschließlich für die Produktion der schwereren Elemente verantwortlich sind. Somit haben die massearmen und massereichen Sterne ganz unterschiedliche Rollen in der Elementproduktion und der chemischen Entwicklung des Universums.
    Ein anschauliches Beispiel für Sternentwicklung und Nukleosynthese ist der Stern Beteigeuze. Er befindet sich im Sternbild Orion und bildet dort den linken Schulterstern des tapferen Jägers. Abbildung 3.A im Farbbildteil zeigt die Position von Beteigeuze im Orion genau an. Mit bloßem Auge lässt sich leicht erkennen, dass Beteigeuze orangerot leuchtet, ganz im Gegensatz zu den anderen Sternen im Orion, wie der weiß-bläuliche rechte »Fuß-Stern« Rigel. Beteigeuze ist mit etwa 3200 Grad C sehr kühl, was seine rote Erscheinung erklärt. Somit fällt er in die M-Kategorie der Spektralklassifikationen. Dieser ca. 20 Sonnenmassen schwere sogenannte Rote Überriese ist wahrscheinlich nur etwa zehn Millionen Jahre alt und befindet sich schon in den letzten Stadien seines Sternenlebens. Das bedeutet, dass das Wasserstoffbrennen im Kern schon abgeschlossen ist und er im Moment Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff fusioniert. Wahrscheinlich wird er schon bald, also innerhalb der nächsten Million Jahre, als Supernova explodieren. Weiterhin strömen große Mengen von Materie von seiner Oberfläche als Sternwind ins All. Wenn der neue Kohlenstoff und Sauerstoff vom Zentrum an die Oberfläche transportiert worden ist, wird auch Beteigeuze schon vor seinem Lebensende viel von seinem neu synthetisierten Material sofort wieder an seine Umgebung abgeben.

Abb. 3.A
    Rigel hingegen befindet sich noch in der Phase des Wasserstoffbrennens. Strenggenommen ist Rigel ein Doppelstern, wenn auch sein Begleiter wesentlich schwächer leuchtet. Der 25 Sonnenmassen schwere Primärstern ist nur etwa eine Million Jahre alt und wird als heißer B-Stern klassifiziert. Deswegen strahlt Rigel im Gegensatz zum kühlen Beteigeuze weiß-bläulich. Anhand dieser Sterne kann man also selbst die verschiedenen Phasen der Sternentwicklung und die Elementsynthese »in Aktion« sehen. Man muss nur genau wissen, wo man am Himmel nach ihnen suchen muss.
    Seit einigen Jahren gibt es kleine, einfache und sehr günstige Fernrohr-Teleskope, sogenannte Galileoskope, mit deren 5 cm-Linsen immerhin eine Vergrößerung um das 25- bis 50fache erreicht werden kann. Das Konzept wurde von der Internationalen Astronomischen Union als Aktion im Internationalen Jahr der Astronomie 2009 entwickelt. Die Idee dahinter war, dass möglichst viele Menschen die Möglichkeit haben sollten, mit einfachen Mitteln den Sternhimmel selbst zu erkunden. Mit solchen oder ähnlichen Miniteleskopen oder auch nur einem guten Feldstecher eröffnen sich jedem von uns sofort die Weiten des Alls. Nicht nur verschiedene Sterne mit ihren differenzierteren Färbungen, wie z.B. Beteigeuze und Rigel, sondern auch nebelhafte Sternentstehungsgebiete, Gasnebel und Galaxien werden mit etwas Hintergrundwissen auf einmal visuell erlebbar.
    Alle Sterne sind also für die chemische Vielfalt der Elemente im Universum und ihren Mengen im All