Wer i ere chlahre Nacht wiit weg vo de städtische Liechter in Himmel ufeluegt, wird vomene Gfühl vo Ehrfurcht packt. Tuusigi vo chliine Liechtpünkt glitzeret über üs und lönd üs chli und unbedütend erschiine. Sit Jahrtuusige händ d’Mentsche zu däne Liechter ufegluegt, Bilder i ihne gseh und versuecht, s’Geheimnis vom Universum z’lüfte. Aber was mir als romantischs Funkle gsehnd, sind i Wirklichkeit gigantischi Chraftwärch, wo im chalte, dunkle Wältall für Liecht, Wärmi und schlussendli für s’Läbe sälber sorged. Doch was genau isch so en Stärn eigentlich physisch gseh? Wie entstaht er us em Nüt und warum lüchtet er überhaupt? Wenn mir verstönd, wie Stärne funktioniered, dänn verstönd mir au euses eigne Härkho, dänn die Gschicht fangt nöd uf de Erde a, sondern tüüf im Kosmos.
Was isch en Stärn eigentlich genau?
Ganz eifach gseit isch en Stärn e riesigi Chugle us extrem heissem Gas, oder physikalischer uusdruckt: us Plasma. Dä immensi Gasball hebt nur zäme, will sini eigni Schwerkraft (Gravitation) en nach inne zieht. Gliichziitig aber produziert de Stärn i sim Innere en enorme Druck, wo gäge usse druckt. Das isch wie en ewige Kampf: D’Schwerkraft wett alles zämequetsche, und d’Energie vo inne wett de Stärn usenandriisse. Solang die beide Chräft im Gliichgwicht sind, isch de Stärn stabil.
De Hauptbestandteil vo fast jedem Stärn isch Wasserstoff, s’liechtischte und hüffigste Elemänt im Universum. S’zweithüffigste isch Helium. Daderzu chömed dänn no chliini Mengene vo schwerere Elemänt wie Chohlestoff, Suurstoff oder Iise, je nachdem wie alt und wie gross de Stärn isch. Aber de Wasserstoff isch de Brennstoff, wo de Stärn am Läbe bhaltet.
Im Vergliich zu Planete wie de Erde oder em Jupiter, wo nöd sälber lüüchted (si reflektiered nur s’Liecht vo de Sunne), produziert en Stärn sini eigni Energie. Und die Energiemengi isch unvorstellbar gross. Üsi Sunne zum Biispiel – wo ja au «nur» en Stärn isch – produziert i einere Sekunde meh Energie, als d’Mentschheit i de nöchschte Million Jahre verchruuche chönnti.
Wie entstönd Stärne? D’Geburt im Näbel
D’Entstehig vomene Stärn isch en Prozess, wo Millione vo Jahre duuret. Alles fangt i riesige, chüehlie Gas- und Staubwulche a, de sogenannte Molekülwulche oder Näbel. Die Wulche schwebet im Wältall und bestönd vor allem us Wasserstoffgas und chliine Staubteilili.
Normalerwiis passiert i däne Wulche lang nüt. Aber irgendwänn chunnts zumene Ereignis, wo s’Gliichgwicht stört. Das chan zum Biispiel sii:
- D’Druckwälle vo ere nöche Supernova (em Tod vomene andere Stärn).
- D’Kollision vo zwei galaktische Gaswulche.
- Eifach nur d’Zuefallsbewege im Gas, wo dezue füehrt, dass es a einere Stell chli dichter wird als a de andere.
Sobald sich a einere Stell gnueg Materie aag-sammlet hät, fangt d’Schwerkraft a z’schaffe. D’Materie zieht immer meh Gas und Staub a. Je meh Masse da isch, desto stärker wird d’Aaziehigschraft, und desto schneller zieht sich alles zäme. Das Gebiet nennt mer dänn en Protostärn.
Vom Protostärn zum richtige Stärn
Wänn d’Gaswulche in sich zämefallt, fangt si a sich z’dreihe – ähnlich wie en Iischunstläufer, wo d’Ärm azieht und sich dänn schneller drillt. Im Zentrum vo däre dreihnde Schiibe wird de Druck immer grösser und d’Temperatur stigt a. Es wird heisser und heisser. De Protostärn lüchtet zwar scho chli (vor allem im Infrarotberich), aber er isch nonig en richtige Stärn.
De entscheidendi Momänt chunnt dänn, wänn d’Temperatur im Chärn öppe 10 bis 15 Millione Grad Celsius erreicht. Bi däre Höllehitz passiert öppis Magischs: D’Wasserstoffatom beweged sich so schnell, dass si nümme vonenand abpralled, sondern mit gwaltiger Wucht zämekrachid und verschmelzed. I däm Momänt zündet de nukleare Motor. D’Kärnfusion setzt ii, und de Stärn isch «gebore». Er blasst de restlichi Staub um sich ume wäg und strahlt sis Liecht is Universum use.
S’Herzstuck: Was isch Kärnfusion?
Damit mer verstaht, warum Stärne nöd eifach schnell verbrenned wie es Lagerfüür, muess mer d’Kärnfusion verstah. Es isch nämli kei chemischi Verbrennig (wie bim Holz oder Benzin), sondern e physikalischi Reaktion uf atomarer Ebeni.
Im Innere vom Stärn herrscht so en gwaltige Druck, dass d’Atomkärne vom Wasserstoff zämepresst wärded. Normalerwiis stossed sich die Kärne ab, will si beidi positiv gladen sind (wie zwei Magnete, wo mer mit de gliiche Pol zämehebt). Aber wänn’s heiss gnueg isch und de Druck gnueg starch isch, überwinded si die Abstossig und verschmelzed zu Helium.
S’Spannende dra isch: S’neue Helium-Atom isch es ganzes bizeli liechter als die Wasserstoff-Atome, wo’s bildet händ. Wo isch die fählendi Masse hii? Si isch direkt i Energie umgwandlet worde. Das folgt de berühmte Formle vom Albert Einstein: E=mc². Will «c» (d’Liechtgschwindigkeit) e riesigi Zahl isch, git au e winzig chliini Mengi Masse (m) e gigantischi Mengi Energie (E). Und genau die Energie isch es, wo als Liecht und Wärmi zu üs uf d’Erde chunnt.
D’Farbe vo de Stärne: Was säged si üs?
Häsch scho mal ufpasst, dass nöd alli Stärne gliich wiss lüüchted? Wänn mer genau hiluegt, gseht mer bläulich-wissi, gäli, orangi und tüüfroti Stärne. Die Farb verratet üs direkt, wie heiss d’Oberflächi vom Stärn isch:
- Blaui Stärne: Das sind die heissischte. Sie händ Oberflächetemperature vo 10’000 bis über 30’000 Grad. Meistens sind das sehr jungi, masserichi Riese.
- Wissi und Gäli Stärne: Die ligged im Mittelfäld. Üsi Sunne isch en «gäle Zwerg» mit ere Oberflächetemperatur vo öppe 5’500 Grad.
- Roti Stärne: Das sind die «chüehlschte» (obwohl si immer no tuusigi Grad heiss sind). Einersits gits di chliine rote Zwerg, wo sehr sparsam läbed, andersits gits die riesige rote Riese, wo scho am Ändi vo ihrem Läbe stöhnd und abchüehled.
Es isch wie bi eme Iise im Füür: Zerscht glüehts rot, dänn orange, dänn gäl und wänn’s extrem heiss wird, dänn lüchtets hellwiss bis blaulich.
S’Läbe und s’Ändi vomene Stärn
S’Schicksal vomene Stärn isch scho bi sinere Geburt besiglet. Alles hangt dervo ab, wie viel Masse er hät. Masse isch im Universum Schicksal.
1. Liechti Stärne (Roti Zwerg)
Die meischte Stärne im Universum sind chliiner als üsi Sunne. Die sogenannte «Rote Zwerg» verbrenned ihren Wasserstoff extrem langsam. Si chönd Billione vo Jahre läbe – länger als s’Universum hüt überhaupt alt isch. Wänn ihne de Brennstoff usgaht, schrumpfed si eifach langsam zäme und werded zu «Wisse Zwerg».
2. Mittelschweri Stärne (wie d’Sunne)
Üsi Sunne hät en Vorrat für öppe 10 Milliarde Jahre. Hüt isch si öppe i de Hälfti, also 5 Milliarde Jahre alt. Wänn de Wasserstoff im Chärn uufbruucht isch, fangt si a, Helium zu chohlestoff z’fusioniere. Debi bläht si sich gigantisch uf und wird zumene Rote Ries. Si wird so gross, dass si de Merkur und d’Venus verschlucke wird. Am Schluss stösst si ihri ussere Hülle ab (das git dänn en schöne planetarische Näbel) und de Chärn bliibt als heisse, wisse Zwerg zrugg.
3. Masserichi Stärne (D’Gigante)
Stärne, wo viel schwerer sind als d’Sunne, läbed «schnell und wild». Si verbrenned ihren Brennstoff i wenige Millione Jahre. Wänn de Wasserstoff alle isch, fusioniered si immer schwereri Elemänt: Helium, Chohlestoff, Neon, Suurstoff, Silizium… bis hii zum Iise. Sobald Iise entstaht, isch fertig lustig. Iise z’fusioniere lieferet kei Energie meh, es chostet Energie. De Chärnchollapsiert i Bruchstücker vo Sekunde. De ganzi Stärn explodiert i ere gwaltige Supernova.
Was übrig blibt, isch entweder en extrem dichte Neutronestärn (wo e gans Sunne i de Grössi vo Züri zämepresst isch) oder, wänn de Stärn extrem schwer gsi isch, es Schwarzes Loch, wo d’Schwerkraft so starch isch, dass nöd mal meh Liecht entcho chan.
Hüffig gstellti Frage (FAQ)
Warum funkle d’Stärne eigentlich?
D’Stärne sälber lüüchted konstant und ruhig. S’Funkle (szientifisch «Szintillation») chunnt vo de Luftschichte i üsere Atmosphäre. Warmi und chalti Luftwirbel bräche s’Liecht vom Stärn immer wieder chli anderscht. Drum gsehts für üsi Auge so us, als würd de Stärn tanzä oder blinke. Im Wältall usse funkle d’Stärne nöd.
Sind Sternschnuppe abgfallni Stärne?
Nei, überhaupt nöd. Sternschnuppe sind winzigi Staubchörner oder Steindli us em Wältall, oft nöd grösser als es Sandchorn. Wänn die mit ere wahnsinnige Gschwindigkeit i d’Atmosphäre vo de Erde iitauched, verglüehed si dur d’Riibig. En richtige Stärn isch viel z’gross, um i d’Atmosphäre z’passe – er isch ja meistens millione Mal grösser als d’Erde.
Wie vill Stärne gits?
Das weiss niemert genau, aber d’Zahle sind unvorstellbar. Alleige i üsere Galaxie, de Milchstrass, schetzt mer zwüsched 100 und 400 Milliarde Stärne. Und im beobachtbare Universum gits wiederum Milliarde vo Galaxie. Es git wahrschinli meh Stärne im Universum als Sandchörner a allne Stränd vo de ganze Erde zäme.
Wie wiit isch de nöchschti Stärn weg?
Abgseh vo de Sunne isch de nöchschti Stärn «Proxima Centauri». Er isch öppe 4,24 Liechtjahr entfärnt. Das heisst, s’Liecht bruucht über 4 Jahr bis zu üs. Mit emene hütige schnälle Ruumschiff würmer trotzdem öppe 70’000 Jahr bruuche, bis mir det wäred.
Warum mir alli chli us Stärnestaub gmacht sind
Es git en Satz, wo oft zitiert wird: «Mir sind alli us Stärnestaub». Das tönt sehr poetisch, isch aber astrophysikalisch gseh absoluti Realität. D’Element, us däne min und diin Körper bestönd – de Chohlestoff i üsne Zälle, s’Iise i üsem Bluet, de Suurstoff wo mir atmed, s’Kalzium i de Chnoche – all das hät’s bim Urknall nonig gäh. Det hät’s nur Wasserstoff und Helium gäh.
Alli schwäre Elemänt sind im Innere vo Stärne «chochet» worde. Und erscht dur di gwaltige Supernova-Explosione vo riesige Stärne sind die Stoff is Wältall gschlüderet worde. Us däre «verschmutzte» Gaswulche hät sich dänn irgendwänn üsi Sunne und d’Erde bildet – und schlussendli mir. Jedes Atom in üsem Körper (usser em Wasserstoff) isch also scho mal im Innere vomene rotglüehnde Riesestärn gsi. D’Stärne sind also nöd nur Liechtpünkt am Himmel, si sind üsi Vorfahre uf atomarer Ebeni. Ohni s’Entstah und s’Sterbe vo de Stärne gäbs kei Planete und keis Läbe. Wänn mer also s’nächscht Mal i de Nachthimmel ufeluegt, luegt mer im Grunde siini eigni Herkunft aa.
