Wie Sterne leuchten — Astronomie, 11–13 Jahre
Ein Stern ist keine brennende Kugel wie ein Lagerfeuer. In seinem Inneren können sich Wasserstoffkerne durch hohen Druck und große Hitze verbinden; dabei wird Energie frei, die als Licht und Wärme nach außen gelangt.
Ein Stern erzeugt sein eigenes Licht
Sterne leuchten, weil ihre heißen, dichten Zentren Wasserstoff durch Kernfusion in Helium umwandeln. Das ist kein gewöhnliches Brennen: Es gibt keine Flamme und keinen Sauerstoffbedarf. Dabei wird Energie frei, die langsam durch den Stern wandert und schließlich als sichtbares Licht austritt.
Welches Problem erklärt das?
Seit Langem fragen sich Menschen, wie die Sonne Milliarden Jahre leuchten kann, obwohl ein Feuer seinen Brennstoff viel früher verbrauchen würde. Chemisches Brennen liefert nicht genug Energie. Kernfusion löst das Rätsel: Eine winzige Menge Masse wird zu sehr viel Energie und versorgt Sterne lange mit Energie.
Vom Wasserstoff zum Licht
Verfolge einen kleinen Teil des Vorgangs in der Sonne. Zuerst treffen Wasserstoffkerne im sehr heißen, dicht gepackten Zentrum aufeinander. Dann verbinden sich mehrere Kerne in einer Reaktionskette zu einem Heliumkern. Schließlich hat Helium etwas weniger Masse als das Ausgangsmaterial; diese fehlende Masse wird zu Energie, die schließlich als Licht und Wärme austritt.
Fusion ist kein Lagerfeuer
Es ist leicht zu sagen, Sterne würden Brennstoff „verbrennen“, weil sie heiß sind und Licht abgeben. Im Alltag passt dieses Wort, in der Wissenschaft führt es aber in die Irre: Beim Brennen verbinden sich Atome mit Sauerstoff, bei der Fusion verbinden sich Atomkerne unter extremem Druck und hoher Temperatur. Wer beides verwechselt, versteht schwer, warum Sterne keine Luft brauchen.
Sternenlicht erzählt eine Geschichte
Astronomen zerlegen Sternenlicht in seine Farben, ähnlich wie weißes Licht in einem Regenbogen. Dunkle oder helle Linien verraten, welche Elemente vorhanden sind, und die Farbe gibt Hinweise auf die Temperatur. So können Forschende die Zusammensetzung und Wärme eines Sterns aus der Ferne untersuchen, ohne ein Stück davon zu sammeln.
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