Was sind Sterne?
Ein Stern ist ein großer, heißer Himmelskörper aus Gas und Plasma. Er leuchtet aus eigener Kraft, weil in seinem Inneren gewaltige Mengen Energie entstehen. Der bekannteste Stern für uns ist die Sonne: Sie ist der Mittelpunkt unseres Sonnensystems und liefert der Erde Licht und Wärme.
Plasma ist ein sehr heißer Zustand von Materie. Vereinfacht gesagt besteht es aus Teilchen wie Ionen und Elektronen, die sich nicht mehr so verhalten wie in einem normalen Gas. Sterne bestehen überwiegend aus Wasserstoff und Helium, dazu kommen kleine Mengen schwererer Elemente.
Zusammengehalten wird ein Stern durch seine eigene Schwerkraft. Diese Kraft nennt man in der Astronomie auch Gravitation. Sie wirkt überall: Auf der Erde sorgt sie dafür, dass wir nicht einfach davonfliegen. Im Weltall bestimmt sie die Bahnen von Planeten, Monden, Asteroiden und Satelliten. Auch die Entstehung von Sternen wäre ohne Gravitation nicht möglich.
Quelle: YouTube / The Science Channel
Wie viele Sterne gibt es im Weltall?
Wie viele Sterne es genau im Universum gibt, weiß niemand. Schon unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, enthält mehr als 100 Milliarden Sterne. Das gesamte beobachtbare Universum besteht aus unzähligen Galaxien, und jede davon kann wiederum Millionen, Milliarden oder sogar noch mehr Sterne enthalten.
Moderne Schätzungen reichen bis in Größenordnungen von etwa 1022 bis 1024 Sternen. Das sind Zahlen, die man sich kaum noch vorstellen kann. Deshalb liest man oft den Vergleich: Es gibt vermutlich mehr Sterne im beobachtbaren Universum als Sandkörner an allen Stränden der Erde.
Einige bekannte Sterne im Überblick
Viele helle Sterne haben eigene Namen und sind schon seit der Antike bekannt. Einige davon lassen sich bei dunklem Himmel auch mit bloßem Auge erkennen:
Wie entstehen Sterne?
Sterne am Himmel
Sterne entstehen in riesigen Wolken aus Gas und Staub. Solche Wolken bestehen vor allem aus Wasserstoff. Wenn ein Teil dieser Wolke dicht genug wird, kann die eigene Schwerkraft stärker werden als der innere Druck des Gases. Dann beginnt die Wolke in sich zusammenzufallen.
Durch diesen Kollaps verdichtet sich das Material immer weiter. In der Mitte entsteht ein junger Stern, ein sogenannter Protostern. Dort steigen Druck und Temperatur stark an. Sobald es im Inneren heiß genug ist, beginnt die Kernfusion: Wasserstoffkerne verschmelzen zu Helium. Dabei wird sehr viel Energie frei.
Erst ab diesem Moment ist aus dem jungen Objekt ein richtiger Stern geworden. Die Energie aus der Kernfusion erzeugt einen Druck nach außen. Dieser wirkt der Schwerkraft entgegen. Solange sich beide Kräfte ungefähr ausgleichen, bleibt der Stern stabil.
Aus der Gas- und Staubscheibe um junge Sterne können später auch Planeten entstehen. Auch unser Sonnensystem ist aus einer solchen Wolke hervorgegangen. In seiner Mitte entstand die Sonne, aus dem übrigen Material bildeten sich nach und nach Planeten, Monde, Asteroiden und Kometen.
Aus was bestehen Sterne?
Sterne bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum. Helium ist das zweithäufigste. Daneben enthalten Sterne kleine Mengen schwererer Elemente, zum Beispiel Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen oder Silizium.
Die genaue Zusammensetzung hängt davon ab, wann und wo ein Stern entstanden ist. Sehr alte Sterne enthalten meist weniger schwere Elemente. Jüngere Sterne enthalten davon mehr, weil frühere Sterngenerationen solche Elemente in ihrem Inneren gebildet und später ins All abgegeben haben.
Warum leuchten Sterne?
Sterne leuchten, weil in ihrem Inneren Kernfusion stattfindet. Dabei verschmelzen Wasserstoffkerne zu Heliumkernen. Das ist keine normale Verbrennung wie bei einer Kerze oder einem Feuer, sondern ein physikalischer Prozess im Inneren des Sterns.
Bei dieser Kernfusion wird Energie frei. Diese Energie wandert aus dem Inneren des Sterns nach außen und wird schließlich als Licht und Wärme ins Weltall abgestrahlt. Deshalb sehen wir Sterne als leuchtende Punkte am Nachthimmel.
Auch unsere Sonne funktioniert auf diese Weise. Das Licht der Sonne braucht etwas mehr als acht Minuten, bis es die Erde erreicht. Mehr über solche Entfernungen und Laufzeiten erfährst du im Artikel zur Lichtgeschwindigkeit.
Was passiert, wenn ein Stern altert?
Ein Stern kann nicht ewig Wasserstoff in seinem Inneren fusionieren. Irgendwann verändert sich seine Struktur. Was dann passiert, hängt vor allem von seiner Masse ab.
Sterne wie die Sonne
Sterne mit ähnlicher Masse wie unsere Sonne blähen sich im Alter zu Roten Riesen auf. Später stoßen sie ihre äußeren Schichten ab. Zurück bleibt ein sehr heißer, dichter Sternrest: ein Weißer Zwerg. Ein bekanntes Beispiel ist Sirius B, der Begleiter des hellen Sterns Sirius.
Sehr massereiche Sterne
Sehr massereiche Sterne entwickeln sich deutlich dramatischer. Am Ende ihres Lebens können sie in einer Supernova explodieren. Dabei wird enorme Energie frei. Übrig bleiben kann je nach Masse ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch.
Ein schwarzes Loch besitzt eine so starke Gravitation, dass aus seiner unmittelbaren Umgebung nicht einmal Licht entkommen kann. Deshalb ist es selbst nicht direkt sichtbar. Man kann es aber über seine Wirkung auf Sterne, Gas und Licht in seiner Umgebung nachweisen.
Sind Sterne Sonnen?
Sterne sind Sonnen
Ja, Sterne sind Sonnen. Genauer gesagt: Unsere Sonne ist ein Stern. Sie wirkt für uns nur so groß und hell, weil sie der Erde viel näher ist als alle anderen Sterne.
Die Entfernung zwischen Erde und Sonne beträgt im Mittel rund 150 Millionen Kilometer. Der nächstgelegene andere Stern ist bereits mehr als vier Lichtjahre entfernt. Deshalb erscheinen selbst riesige Sterne am Nachthimmel nur als kleine Lichtpunkte.
In der Milchstraße gibt es neben unserer Sonne noch sehr viele weitere Sterne. Bei sehr dunklem Himmel und guter Sicht kann man mit bloßem Auge einige Tausend Sterne erkennen. In Städten sieht man dagegen oft nur die hellsten Sterne, weil künstliches Licht den Himmel aufhellt. Dieses Problem nennt man Lichtverschmutzung.
Wer Sterne, Sternhaufen oder Nebel genauer beobachten möchte, kann dafür ein Fernglas oder ein Teleskop verwenden. Für den Einstieg sind vor allem einfache, lichtstarke Geräte interessant. Je nach Ziel kommen zum Beispiel ein Linsenteleskop, ein Spiegelteleskop oder ein Dobson-Teleskop infrage.
Blau ist heiß, rot ist vergleichsweise kühl
Sterne können unterschiedliche Farben haben. Diese Farbe hängt mit der Temperatur ihrer Oberfläche zusammen. Blaue Sterne sind besonders heiß. Weiße und gelbliche Sterne liegen im mittleren Bereich. Rote Sterne sind im Vergleich dazu kühler.
„Kühl“ bedeutet bei Sternen aber immer noch extrem heiß. Rote Sterne können Oberflächentemperaturen von mehreren Tausend Kelvin haben. Die Sonne liegt bei knapp 5.800 Kelvin. Sehr heiße blaue Sterne können deutlich über 20.000 Kelvin erreichen.
Die Sternfarbe ist deshalb ein wichtiger Hinweis für Astronomen. Zusammen mit Helligkeit, Entfernung und Spektrum lässt sich daraus viel über einen Stern ableiten.
Nicht alles, was leuchtet, ist ein Stern
Wenn wir in einen klaren Nachthimmel blicken, sehen wir viele helle Punkte. Doch nicht jeder helle Punkt ist ein Stern. Auch Planeten können sehr auffällig leuchten.
Planeten wie Mars, Merkur, Jupiter, Venus oder Saturn leuchten aber nicht selbst. Sie reflektieren das Licht der Sonne. Deshalb sind sie nur dann gut sichtbar, wenn ihre Stellung zur Erde und zur Sonne günstig ist.
Ein Unterschied fällt bei genauer Beobachtung oft auf: Sterne funkeln stärker, weil ihr Licht durch die Erdatmosphäre läuft und dabei ständig leicht abgelenkt wird. Planeten wirken häufig ruhiger und gleichmäßiger. Ganz zuverlässig ist diese Regel aber nicht, denn auch Wetter, Luftunruhe und Horizontnähe spielen eine Rolle.
Der größte Irrtum: Sehen wir nur längst tote Sterne?
Oft hört man die Aussage, dass viele Sterne am Nachthimmel vielleicht längst nicht mehr existieren. Der Gedanke dahinter ist richtig: Licht braucht Zeit, um von einem Stern zur Erde zu gelangen. Wenn ein Stern 100 Lichtjahre entfernt ist, sehen wir ihn so, wie er vor 100 Jahren aussah.
Trotzdem ist die Schlussfolgerung meist falsch. Die meisten Sterne leben sehr lange. Viele erreichen Lebensdauern von Milliarden Jahren, manche sogar noch deutlich mehr. Die Sterne, die wir mit bloßem Auge sehen können, sind außerdem meist vergleichsweise nahe: viele liegen nur einige Dutzend, Hunderte oder wenige Tausend Lichtjahre entfernt.
Es ist also nicht ausgeschlossen, dass ein einzelner weit entfernter oder sehr massereicher Stern inzwischen eine dramatische Entwicklung durchgemacht hat. Bei den meisten freiäugig sichtbaren Sternen ist es aber sehr unwahrscheinlich, dass sie nur wegen der Lichtlaufzeit längst verschwunden sind.
Häufige Fragen zu Sternen
Ist die Sonne ein Stern?
Ja. Die Sonne ist ein ganz normaler Stern. Sie erscheint uns nur viel größer und heller, weil sie der Erde sehr nahe ist.
Warum funkeln Sterne?
Sterne funkeln, weil ihr Licht durch die Erdatmosphäre läuft. Luftbewegungen lenken das Licht ständig ein wenig ab. Dadurch scheint die Helligkeit zu schwanken.
Warum haben Sterne verschiedene Farben?
Die Farbe eines Sterns hängt vor allem von seiner Oberflächentemperatur ab. Blaue Sterne sind sehr heiß, rote Sterne sind vergleichsweise kühler.
Kann man Sterne mit einem Teleskop größer sehen?
Einzelne Sterne bleiben auch im Teleskop meist punktförmig, weil sie so weit entfernt sind. Ein Teleskop zeigt aber viel mehr Sterne, Sternhaufen, Nebel und Details am Himmel als das bloße Auge.
Leuchten Planeten wie Sterne?
Nein. Planeten leuchten nicht selbst. Sie reflektieren Sonnenlicht. Deshalb können sie am Nachthimmel zwar sehr hell erscheinen, sind aber keine Sterne.