Wie lange leben Sterne?

Einleitung

Die Lebensdauer von Sternen, jenen leuchtenden Leuchtfeuern am Nachthimmel, kann je nach Masse erheblich variieren. Die Dauer des Lebens eines Sterns hängt von der Menge an Brennstoff ab, die er enthält, und der Geschwindigkeit, mit der er diesen Brennstoff verbrennt. Dieser Artikel befasst sich mit den Lebensdauern verschiedener Arten von Sternen und untersucht Beispiele und deren Gesamtdauer von der Entstehung bis zum Ende.

Wenn du mehr über den Lebenszyklus eines Sterns und die einzelnen Phasen erfahren möchtest, schau dir unseren anderen Artikel "Lebenszyklus eines Sterns" an.

Massereiche Sterne

Massereiche Sterne, die viel größer sind als unsere Sonne, verbrennen ihren Wasserstoffbrennstoff schnell und haben eine kurze Lebensdauer von nur wenigen Millionen Jahren. Ihre enorme Größe und hohen Temperaturen führen zu einem schnellen Brennstoffverbrauch. Mit zunehmendem Alter dehnen sie sich zu Superriesen aus und enden in Supernova-Explosionen, die schwere Elemente im Universum erzeugen.

Rigel

Im Sternbild Orion ist Rigel ein blauer Superriese, der etwa 860 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Es ist der hellste Stern im Orion und der siebthellste am Nachthimmel. Rigel A, der Hauptstern in einem Mehrfach-Sternensystem, ist etwa 70-mal größer im Durchmesser und strahlt mehr als 120.000-mal mehr Licht aus als die Sonne.

Mit der 17-fachen Masse der Sonne verbrennt Rigel seinen Brennstoff schnell und hat eine Lebensdauer in der Hauptreihe von etwa 10 Millionen Jahren. Nach dieser Phase wird er für einige hunderttausend Jahre zu einem roten Superriesen, bevor er in einer Supernova endet, was seine gesamte Lebensdauer auf etwa 10,1 Millionen Jahre bringt. Diese Supernova wird wahrscheinlich einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch hinterlassen.

Betelgeuse

Beteigeuze, ebenfalls im Sternbild Orion, ist ein roter Superriese, der etwa 700 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Es ist einer der hellsten Sterne am Nachthimmel und markiert eine der Schultern des Jägers Orion. Beteigeuze ist etwa 1.400-mal größer im Durchmesser als die Sonne, was ihn zu einem enormen und leuchtenden Stern macht.

Beteigeuze hat etwa die 17-fache Masse der Sonne und verbrennt seinen Brennstoff ähnlich wie Rigel schnell. Seine Lebensdauer in der Hauptreihe betrug etwa 10 Millionen Jahre. Jetzt, in seiner roten Superriesenphase, wird Beteigeuze noch einige hunderttausend Jahre leuchten, bevor er sein Leben in einer Supernova-Explosion beendet. Die gesamte Lebensdauer von Beteigeuze wird etwa 10,1 Millionen Jahre betragen.

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Eta Carinae

Eta Carinae, im Sternbild Carina, ist einer der massereichsten und leuchtendsten Sterne, die bekannt sind. Er liegt etwa 7.500 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist Teil eines komplexen Sternensystems, wobei der Hauptstern, Eta Carinae A, etwa die 100-fache Masse der Sonne hat. Eta Carinae ist bekannt für seine unglaubliche Helligkeit und den Großen Ausbruch, den er im 19. Jahrhundert erlebte und der ihn vorübergehend zu einem der hellsten Sterne am Himmel machte.

Eta Carinae A ist ein blauer Superriese, dessen Lebensdauer aufgrund der enormen Energie, die er abstrahlt, viel kürzer ist als die weniger massereicher Sterne. Seine Hauptreihenphase dauert nur etwa 3 Millionen Jahre, und er wird einige hunderttausend Jahre als Superriese verbringen, bevor er explodiert, was ihm eine Gesamtlebensdauer von etwa 3,1 Millionen Jahren verleiht.

Eta Carinae befindet sich derzeit in einer hochgradig instabilen Phase. Wissenschaftler erwarten, dass sie in den nächsten Millionen Jahren in einer Supernova oder sogar einer Hypernova explodieren wird.

Ein Bild des NASA-Weltraumteleskops Hubble zeigt ein massives Paar ausströmender Gas- und Staubwolken, die den massereichen Stern Eta Carinae umgeben.

Durchschnittliche Sterne

Sterne wie unsere Sonne, die moderate Massen haben, haben Lebensdauern von mehreren Milliarden Jahren. Diese Sterne verbringen den größten Teil ihres Lebens in einer stabilen Phase, die als Hauptreihe bekannt ist, und verschmelzen dabei Wasserstoff zu Helium. Ihre langen Lebensdauern ermöglichen es ihnen, über längere Zeiträume eine beständige Energiequelle zu liefern, die die Entwicklung von Planetensystemen und potenziell das Leben unterstützt.

Die Sonne

Die Sonne ist ein mittelgroßer Stern mit einem Durchmesser von etwa 1,39 Millionen Kilometern (864.000 Meilen), was etwa 109-mal breiter ist als die Erde, und einer Masse, die etwa 330.000-mal so groß ist wie die der Erde.

Unsere Sonne, die sich im Zentrum unseres Sonnensystems befindet, ist ein Hauptreihenstern vom Typ G und etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Mit einer Gesamtlebensdauer in der Hauptreihe von etwa 10 Milliarden Jahren befindet sie sich derzeit in der Mitte ihres Lebens und wird noch etwa 5 Milliarden Jahre weiterleuchten.

Danach wird der Stern etwa 1 Milliarde Jahre als Roter Riese verbringen, bevor er seine äußeren Schichten abstößt und sich in einen Weißen Zwerg verwandelt, der über Milliarden von Jahren abkühlt. Die gesamte Lebensdauer, einschließlich der Phase als Weißer Zwerg, wird auf etwa 12 Milliarden Jahre geschätzt.

Alpha Centauri A

Das der Erde nächstgelegene Sternensystem ist das Alpha-Centauri-System, das etwa 4,37 Lichtjahre entfernt ist. Es besteht aus drei Sternen: Alpha Centauri A, Alpha Centauri B und Proxima Centauri.

Alpha Centauri A ist der Sonne sehr ähnlich. Seine Lebensdauer in der Hauptreihe beträgt etwa 10 Milliarden Jahre, und es befindet sich derzeit in der Mitte dieser stabilen Phase. Nach dieser Phase schätzen Astronomen, dass Alpha Centauri A eine ähnliche Entwicklung wie die Sonne durchlaufen wird, mit einer gesamten Lebensdauer von etwa 12 Milliarden Jahren.

Capella Aa

Capella Aa, im Sternbild Fuhrmann etwa 42 Lichtjahre von der Erde entfernt, ist ein roter Riesenstern in einem Mehrfach-Sternensystem. Capella Aa hatte eine Lebensdauer in der Hauptreihe von etwa 10 Milliarden Jahren. Jetzt, als roter Riese, wird es in dieser Phase noch einige hundert Millionen Jahre verweilen.

Anschließend wird Capella Aa wie alle zuvor genannten durchschnittlichen Sterne in einen Weißen Zwerg übergehen und für Milliarden von Jahren in dieser Phase verbleiben, während der Weiße Zwerg abkühlt und verblasst. Astronomen erwarten, dass die gesamte Lebensdauer von Capella Aa ebenfalls etwa 12 Milliarden Jahre beträgt.

Kleine Sterne

Massenarme Sterne verbrennen ihren Wasserstoffbrennstoff sehr langsam und haben unglaublich lange Lebensdauern. Diese Sterne, wie rote Zwerge, können für Milliarden bis Billionen Jahre bestehen. Aufgrund ihres sparsamen Brennstoffverbrauchs und ihrer geringeren Energieleistung sind massenarme Sterne die langlebigsten Sterne überhaupt.

Proxima Centauri

Der der Sonne nächstgelegene kleine Stern, Proxima Centauri, ist ein roter Zwergstern, der etwa 4,24 Lichtjahre entfernt im Sternbild Centaurus liegt. Er hat etwa ein Achtel der Masse der Sonne und eine Lebensdauer in der Hauptreihe von bis zu 4 Billionen Jahren.

Im Gegensatz zu größeren Sternen wird Proxima Centauri nicht zu einem Roten Riesen. Stattdessen wird er über Billionen von Jahren allmählich abkühlen und verblassen. Astronomen schätzen, dass seine gesamte Lebensdauer etwa 4-5 Billionen Jahre betragen wird.

Barnards Stern

Ein weiterer roter Zwergstern, Barnards Stern, befindet sich etwa sechs Lichtjahre entfernt im Sternbild Schlangenträger. Seine Lebensdauer in der Hauptreihe beträgt etwa 10 Billionen Jahre, was ihn zu einem der langlebigsten Sterne im Universum macht.

Barnards Stern ist kleiner und kühler als die Sonne, mit etwa 14 % der Sonnenmasse und einer viel geringeren Leuchtkraft. Wie andere rote Zwerge wird Barnards Stern sich nicht in einen Roten Riesen verwandeln. Stattdessen wird er mit der Zeit langsam abkühlen und verblassen. Die gesamte Lebensdauer von Barnards Stern beträgt etwa 10 bis 12 Billionen Jahre.

Barnards Stern ist zu lichtschwach, um ihn mit bloßem Auge zu sehen, trotz seiner Nähe. Er ist jedoch bekannt für seine hohe Eigenbewegung, was bedeutet, dass er sich relativ zu anderen Sternen schnell über den Himmel bewegt.

Barnards Stern, der alle fünf Jahre von 1985 bis 2005 in seiner Position gezeigt wird.

Gliese 581

Gliese 581, ein roter Zwergstern, liegt etwa 20,3 Lichtjahre entfernt im Sternbild Waage. Seine Lebensdauer in der Hauptreihe beträgt etwa 10 Billionen Jahre. Gegen Ende dieser langen Phase wird Gliese 581 in einen Roten Riesen übergehen und sich dabei stark ausdehnen und abkühlen.

Obwohl Gliese 581 zu den kleineren Sternen zählt, besitzt er deutlich mehr Masse als die zuvor genannten Sterne Proxima Centauri oder Barnards Stern. Dadurch wird er letztendlich genug Druck und Temperatur im Kern erreichen, um ein Roter Riese zu werden, und damit ein anderes Ende als andere kleine Sterne finden.

Nach der Phase als Roter Riese wird Gliese 581 seine äußeren Schichten abstoßen, und sein Kern wird zu einem Weißen Zwerg kollabieren.

Die gesamte Lebensdauer von Gliese 581, von seiner Entstehung bis zur Endphase als Weißer Zwerg, wird etwa 10 bis 12 Billionen Jahre betragen.

Fazit

1. Die Masse eines Sterns bestimmt hauptsächlich seine Lebensdauer, wobei größere Sterne aufgrund ihres schnelleren Verbrauchs von Wasserstoffbrennstoff kürzere Lebensdauern haben als kleinere Sterne.
2. Massereiche Sterne, wie Rigel, Beteigeuze und Eta Carinae, haben kurze, intensive Lebensspannen von etwa 10-11 Millionen Jahren.
3. Sterne mit einer Masse ähnlich der Sonne, wie Alpha Centauri A und Capella, haben Lebensdauern von etwa 12 Milliarden Jahren.
4. Massenarme Sterne, wie Proxima Centauri, Barnards Stern und Gliese 581, haben unglaublich lange Lebensdauern, die sich über Zehntausende von Billionen Jahren erstrecken.

Quelle

1. Sackmann, I. -J.; Boothroyd, A. I.; Kraemer, K. E. (1993). "Our Sun. III. Present and Future." The Astrophysical Journal. 418.
2. Prialnik, Dina (2000). An Introduction to the Theory of Stellar Structure and Evolution. Cambridge University Press.
3. Ryan, Sean G.; Norton, Andrew J. (2010). Stellar Evolution and Nucleosynthesis. Cambridge University Press.
4. Wikipedia - "Stellar evolution"