Stern und Benutzer:Daniel L.F./Vertonung/Stern: Unterschied zwischen den Seiten

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Ein '''Stern''' ist in der [[Astronomie]] ein massereicher, selbstleuchtender Himmelskörper aus Gas und [[Plasma (Physik)|Plasma]], wie unsere irdische [[Sonne]]. Er wird durch die eigene [[Gravitation|Schwerkraft]] zusammengehalten und ist an der Oberfläche 2.200 [[Kelvin|K]] bis 45.000 K heiß. Weiße Zwerge können sogar Temperaturen bis zu 100.000 K erreichen. Dass fast alle dem bloßen Auge punktförmig erscheinenden [[Himmelskörper]] weit entfernte Sterne sind, ist eine der wichtigsten Erkenntnisse der modernen Astronomie.

Die meisten Sterne sind Teil eines [[Doppelstern|Doppel]]- oder [[Mehrfachstern]]systems und haben ein [[Planetensystem]]. In größerer Zahl bilden sie [[Sternhaufen]] und [[Galaxie]]n. Sterne kommen in unterschiedlichsten Größen, Leuchtkräften und Farben vor und werden daher nach bestimmten Eigenschaften [[Klassifizierung der Sterne|klassifiziert]]. Sie sind äußerst aktive Gasriesen, die im Innern Millionen Grad heiß und sehr turbulent sind. Von ihrer glühenden [[Sternoberfläche|Oberfläche]] senden sie neben intensiver Strahlung auch geladene [[Plasma (Physik)|Plasmateilchen]] weit in den Raum und bilden eine Astrosphäre. Sterne und ihre Eigenschaften sind auch bei der Frage von großer Bedeutung, ob ein sie umkreisender [[Planet]] Leben tragen kann oder nicht.

Dieser gesprochene Artikel gliedert sich im Folgenden in 6 Kapitel. Kapitel 1, Übersicht, Kapitel 2, Sterne aus der Sicht des Menschen, Kapitel 3, Vorkommen und Eigenschaften, Kapitel 4, Sternentwicklung, sowie die zwei kürzeren Kapitel 5, Doppelsterne und Kapitel 6, Veränderliche Sterne.

Der uns nächste und besterforschte Stern ist die [[Sonne]], das Zentrum unseres eigenen [[Planetensystem]]s. Ohne die [[Wärmestrahlung]] der Sonne wäre auf der Erde kein Leben möglich. Noch im Mittelalter war unbekannt, dass die Sonne ein „normaler Stern“ ist, doch ahnten bereits antike [[Naturphilosoph]]en, dass sie heißer als ein glühender Stein sein müsse.

Die Sonne ist der einzige Stern, auf dem von der Erde aus deutlich Strukturen zu erkennen sind. Alle anderen Sterne sind dafür zu weit entfernt. Sie erscheinen mit den zur Verfügung stehenden optischen Instrumenten als Punkte, genauer gesagt als [[Beugungsscheibchen]]. Lediglich relativ nahe [[Riesenstern|Überriesen]] wie [[Beteigeuze]] oder [[Mira (Stern)|Mira]] konnte man mit modernsten [[Teleskop]]en bereits als Scheibchen darstellen und sogar riesige Sonnenflecken nachweisen.

Früher wurde der Begriff ''[[Fixstern]]'' zur Abgrenzung gegenüber ''Wandelsternen'' und ''Schweifsternen'' verwendet.

Wandelsterne werden heute als [[Planet]]en und Schweifsterne als [[Komet]]en bezeichnet.

Auch Fixsterne bewegen sich [[Eigenbewegung (Astronomie)|messbar]] am Himmel, wenn auch vergleichsweise langsam. So werden in 10.000 Jahren manche der heutigen [[Sternbild]]er kaum mehr erkennbar sein.

Mit [[Freisichtigkeit|bloßem Auge]] sind am gesamten [[Himmelskugel|Himmel]] je nach Luftgüte etwa 2.000 bis 6.000 Sterne zu erkennen, in Stadtnähe jedoch weniger als Tausend. Der Anblick dieser scheinbar strukturlosen Lichtpunkte täuscht leicht darüber hinweg, dass Sterne nicht nur bezüglich ihrer Entfernung, sondern auch hinsichtlich der immensen Variationsbreiten von [[Temperatur]]en, [[Leuchtkraft]], [[Dichte|Massendichte]], [[Volumen]] und Lebensdauer Wertebereiche überspannen, die man durchaus als astronomisch bezeichnen kann. So würde man die äußersten Schichten von [[Roter Riese|roten Riesensternen]] nach den Kriterien irdischer Technik als [[Vakuum]] bezeichnen, während Neutronensterne fast zehnmal so dicht wie Atomkerne sind, sodass ein Teelöffel davon über zwei Milliarden Tonnen wiegen würde. Ebenso reichen die beteiligten [[Temperatur]]en von wenigen Tausend bis zu mehreren [[Milliarde]]n [[Kelvin]]. Neben diesen extrem unterschiedlichen Erscheinungsformen von Sternen liegt oft auch ein erheblicher innerer Strukturreichtum vor. Dieser Artikel kann daher nur einen groben Überblick bieten.

Einige weiterführende Artikel werden am Ende genannt und sind in der Schriftversion des Artikels auf Wikipedia zu finden.

Sterne haben in allen [[Kultur]]en eine wichtige Rolle gespielt und die menschliche Vorstellung inspiriert. Sie wurden [[Astralkult|religiös]] interpretiert, zur Kalenderbestimmung verwendet und später auch als [[Navigationsstern]]e benutzt. In der [[Antike]] stellten sich die [[Naturphilosoph]]en vor, dass die Fixsterne aus glühendem [[Gestein]] bestehen könnten, weil normales Kohlenfeuer für die auf so große Entfernung wirkende Hitze nicht auszureichen schien. Dass Sterne hingegen nur aus Gas bestehen, wurde erst vor etwa 300 Jahren erkannt und durch die im 19. Jahrhundert aufkommende [[Spektroskopie|Spektralanalyse]] bestätigt. Die ersten physikalisch fundierten [[Hypothese]]n zur Bildung von Sternen stammen von [[Immanuel Kant]] und [[Pierre-Simon Laplace]]. Beide gingen von einem Urnebel aus, doch unterschieden sich ihre postulierten Bildungsvorgänge. Häufig werden beide Theorien jedoch zusammengefasst als [[Kant-Laplace-Theorie]].

Die im westlichen Kulturkreis bekannten [[Sternbild]]er gehen teilweise auf die [[Babylonier]] und die griechische [[Antike]] zurück. Die zwölf Sternbilder des Tierkreises bildeten die Basis der [[Astrologie]]. Aufgrund der [[Zyklus der Präzession|Präzession]] sind die sichtbaren Sternbilder heute jedoch gegen die astrologischen [[Tierkreiszeichen]] um etwa ein Zeichen verschoben. Viele der heute bekannten [[Liste der Sterne|Eigennamen]] wie [[Algol (Stern)|Algol]], [[Deneb]] oder [[Regulus (Stern)|Regulus]] entstammen dem [[Arabische Sprache|Arabischen]] und [[Latein]]ischen.

Etwa ab 1600 nutzte die [[Astronomie]] die Sternbilder zur namentlichen Kennzeichnung der Objekte in den jeweiligen Himmelsregionen. Ein noch heute weit verbreitetes System zur Benennung der jeweils hellsten Sterne eines Sternbildes geht auf die [[Sternkarte]]n des deutschen Astronomen [[Johann Bayer]] zurück. Die [[Bayer-Bezeichnung]] eines Sterns besteht aus einem griechischen Buchstaben gefolgt vom [[Genitiv]] des lateinischen Namens des Sternbilds, in dem der Stern liegt; so bezieht sich beispielsweise γ Lyrae auf den dritthellsten Stern im Sternbild [[Leier (Sternbild)|Leier]]. Ein ähnliches System wurde durch den britischen Astronomen [[John Flamsteed]] eingeführt: Die [[Flamsteed-Bezeichnung]] eines Sterns wird aus einer vorangestellten fortlaufenden, aufsteigend nach [[Rektaszension]] geordneten Zahl und wiederum dem Genitiv des lateinischen Namens des Sternbilds gebildet, wie zum Beispiel bei 13 Lyrae. Die Flamsteed-Bezeichnung wird oft dann gewählt, wenn für einen Stern keine Bayer-Bezeichnung existiert. Die meisten Sterne werden aber lediglich durch ihre Nummer in einem [[Sternkatalog]] identifiziert.

Es gibt eine Reihe von Firmen und sogar [[Sternwarte]]n, die zahlenden Kunden anbieten, Sterne nach ihnen zu benennen. Diese Namen werden jedoch von niemandem außer den registrierenden Firmen und dem Kunden anerkannt. Die [[Internationale Astronomische Union]], die offiziell für [[Sternbenennung]]en zuständige Stelle, hat sich deutlich von dieser Praxis distanziert.

Für den Beobachter auf der Nordhalbkugel der Erde, also nördlich des Erdäquators gilt, dass sich während der Nacht bei Blickrichtung nach Norden der Sternenhimmel im Gegenuhrzeigersinn um den Polarstern dreht. Bei Blickrichtung nach Süden verläuft die scheinbare Bewegung der Sterne genau andersherum, weil der Beobachter andersherum steht. Die Sterne und der Sternenhimmel bewegen sich dann scheinbar im Uhrzeigersinn von links nach rechts, bzw. von Osten nach Westen. Auch im Ablauf eines Jahres ergibt sich bei Blickrichtung nach Norden die gleiche Bewegung im Gegenuhrzeigersinn, nur langsamer. Bei Blick nach Süden ist die scheinbare Bewegung dann wieder im Uhrzeigersinn von links nach rechts. Der Sternenhimmel kann dabei – ausgenommen sind Stellungen der Planeten und des Mondes – sehr ähnliche Bilder zeigen. Beispielsweise ist der Anblick am 31. Oktober um 04:00 h in etwa gleich dem am 31.12. um 24:00 h oder dem am 2. März um 20:00 h. Das bedeutet, dass eine Uhrzeit-Veränderung von vier Stunden, also einem sechstel Tag, einer Kalender-Veränderung von rund 60 Tagen, also einem sechstel Jahr in Gegenrichtung entspricht.

Für den Beobachter auf der Südhalbkugel der Erde gilt andersherum, dass sich der Sternenhimmel bei Blickrichtung nach Süden ''im Uhrzeigersinn'' um den Himmelssüdpol dreht. Bei Blickrichtung nach Norden verläuft die scheinbare Bewegung der Sterne wieder gegenläufig. Die Sterne und der Sternenhimmel bewegen sich scheinbar im Gegenuhrzeigersinn von rechts nach links. Auch im Verlauf eines Jahres ergibt sich bei Blick nach Süden erneut die gleiche Bewegung im Uhrzeigersinn. Bei Blick nach Norden ist die scheinbare Bewegung wieder im Gegenuhrzeigersinn von rechts nach links.

Der erdnächste Stern ist die Sonne. Der nächste Fixstern in klassischem Sinn ist [[Proxima Centauri]], er befindet sich in einer Entfernung von 4,22 [[Lichtjahr]]en. Der nach der Sonne am hellsten erscheinende Stern ist [[Sirius]] mit einer [[Scheinbare Helligkeit|scheinbaren Helligkeit]] von −1,46, gefolgt von etwa 20 Sternen der Größenklasse eins. Alle mit bloßem Auge erkennbaren Sterne gehören unserer [[Galaxis]] an. Sie konzentrieren sich – zusammen mit über 100 Milliarden schwächerer, freiäugig unsichtbarer Sterne – in einem schwach leuchtenden Band quer über den [[Sternhimmel|Nachthimmel]]. Dieses Band ist der sichtbare Querschnitt durch die Ebene unserer eigenen, scheibenförmigen Galaxie, der[[Milchstraße]].

Sterne erscheinen wegen ihrer riesigen Entfernung nur als [[Lichtpunkt]]e am Himmel, die bei der Abbildung durch das Auge oder Teleskop zu [[Beugungsscheibchen]] verschmieren. Je größer die [[Apertur (Optik)|Apertur]], desto kleiner sind die Beugungsringe. Nur die beiden recht nahen [[Riesenstern]]e [[Beteigeuze]] und [[Mira (Stern)|Mira]] liegen mit einem scheinbaren Durchmesser von ca. 0,03 Winkelsekunden an der Auflösungsgrenze des [[Hubble-Weltraumteleskop]]s und erscheinen dort als unstrukturierte Fläche.

Mit bloßem Auge sind unter optimalen Bedingungen Sterne bis zur sechsten [[Scheinbare Helligkeit|Größenklasse]] erkennbar. Am irdischen Nachthimmel sind dies maximal 5000, d. h., auf der sichtbaren Himmelshälfte rund 2000. Diese Zahl gilt für völlig klare Luft und sinkt durch die industrielle und städtische [[Lichtverschmutzung]] oft auf nur 300 bis 500, in den Stadtzentren sogar auf 50 bis 100 Sterne.

Fast alle Sterne finden sich in [[Galaxie]]n. Galaxien bestehen aus einigen Millionen bis zu Hunderten von Milliarden Sternen und sind ihrerseits in [[Galaxienhaufen]] angeordnet. Nach Schätzungen der [[Astronom]]en gibt es im gesamten [[Beobachtbares Universum|sichtbaren Universum]] etwa 100 Milliarden solcher Galaxien mit insgesamt etwa 70 Trilliarden, also 7 × 10²² Sternen. Aufgrund der [[Gravitation]] umkreisen Sterne das Zentrum ihrer Galaxie mit Geschwindigkeiten im Bereich von einigen Dutzend km/s und benötigen typischerweise für einen Umlauf mehrere 100.000 Jahre bis 200 Millionen Jahre. Zum Zentrum hin stellen sich jedoch deutlich kürzere Umlaufzeiten ein. Die Sterne sind innerhalb einer Galaxie nicht völlig gleichmäßig verteilt, sondern bilden teilweise [[Offener Sternhaufen|offene Sternhaufen]] wie beispielsweise die [[Plejaden]] oder [[Kugelsternhaufen]], die sich im [[Halo (Astronomie)|Halo]] von Galaxien befinden. Darüber hinaus stehen sie im [[Galaktisches Zentrum|galaktischen Zentrum]] deutlich dichter als in den Randbereichen.

Sterne lassen sich mit wenigen [[Zustandsgröße]]n nahezu vollständig charakterisieren. Die wichtigsten nennt man ''fundamentale Parameter''. Dazu zählen

* die [[Oberflächentemperatur]]

* die [[Schwerebeschleunigung]] an der Oberfläche

* die [[Masse (Physik)|Masse]]

* die [[Metallizität]], also die Häufigkeit [[Chemisches Element|chemischer Elemente]] die schwerer als [[Helium]] sind

* und die [[Eigenbewegung (Astronomie)|Eigenbewegung]]

Die Oberflächentemperatur, die Schwerebeschleunigung und die Häufigkeit der chemischen Elemente an der [[Sternoberfläche]] lassen sich unmittelbar aus dem [[Sternspektrum]] ermitteln. Ist die Entfernung eines Sterns bekannt, beispielsweise durch die Messung seiner [[Parallaxe]], so kann man die Leuchtkraft über die [[scheinbare Helligkeit]] berechnen, die durch [[Fotometrie]] gemessen wird. Aus diesen Informationen können schließlich der Radius und die Masse des Sterns berechnet werden. Die Rotationsgeschwindigkeit ''v'' am [[Äquator]] kann nicht direkt bestimmt werden, sondern nur die [[Skalarprodukt|projizierte]] Komponente <math>v\cdot \sin i</math>, wobei ''i'' die [[Bahnneigung|Inklination]] ist, also die Orientierung der Rotationsachse des Sterns aus Beobachtersicht.

Zur Einteilung von Sternen bzw. deren Entwicklungsstadium kann das Hertzsprung-Russell-Diagramm verwendet werden, ein zweidimensionale Diagramm, welches auf einer Achse die Spektralklasse und auf der zweiten Achse die Absolute Helligkeit abträgt.

Mehr als 99 Prozent aller Sterne lassen sich eindeutig einer [[Spektralklasse]] sowie einer [[Leuchtkraftklasse]] zuordnen. ''Diese'' fallen innerhalb des [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]]s – oder des verwandten [[Farben-Helligkeits-Diagramm]]s – in relativ kleine Bereiche, deren wichtigster die [[Hauptreihe]] ist. Durch eine Eichung anhand der bekannten Zustandsgrößen einiger Sterne erhält man die Möglichkeit, die Zustandsgrößen anderer Sterne unmittelbar aus ihrer Position in diesem Diagramm abzuschätzen. Die Tatsache, dass sich fast alle Sterne so einfach einordnen lassen, bedeutet, dass das Erscheinungsbild der Sterne von nur relativ wenigen physikalischen Prinzipien bestimmt wird.

Im Verlauf seiner Entwicklung bewegt sich der Stern im Hertzsprung-Russell-Diagramm. Die zugehörige Bahn eines Sternes in diesem Diagramm ist weitgehend durch eine einzige Größe festgelegt, nämlich seine anfängliche Masse. Dabei verharren die Sterne die meiste Zeit auf der Hauptreihe, entwickeln sich im Spätstadium zu [[Roter Riese|Roten Riesen]] und enden teilweise als [[Weißer Zwerg|Weiße Zwerge]]. Diese Stadien werden später im Abschnitt über die Sternentwicklung näher beschrieben.

Der Wertebereich einiger Zustandsgrößen überdeckt viele [[Größenordnung]]en. Die Oberflächentemperaturen von Hauptreihensternen reichen von etwa 2200&nbsp;[[Kelvin|K]] bis 45.000&nbsp;K, ihre Massen von 0,07 bis 120 [[Sonnenmasse]]n und ihre Radien von 0,1 bis 25 [[Sonnenradius|Sonnenradien]]. Rote Riesen sind deutlich kühler und können so groß werden, dass die komplette [[Erdbahn]] in ihnen Platz hätte, bei [[VY Canis Majoris]] sogar die des [[Saturn (Planet)|Saturns]]. Weiße Zwerge haben Temperaturen bis zu 100.000&nbsp;K, sind aber nur so klein wie die Erde, obwohl ihre Masse mit der der [[Sonne]] vergleichbar ist. Die Masse von Sternen der Hauptreihe kann durch die [[Masse-Leuchtkraft-Relation]] abgeschätzt werden.

Die Eigenbewegung eines Sterns schließlich ist der Geschwindigkeitsvektor in Bezug auf die Position der Sonne. Typische Eigenbewegungen liegen zwischen 10 und 100&nbsp;Kilometern pro Sekunde. Diese ist meist auch eine Eigenschaft der Umgebung des Sterns, d.&nbsp;h. Sterne befinden sich meist in Ruhe in ihrer eigenen Umgebung. Das rührt daher, dass Sterne in Gruppen aus großen Gaswolken entstehen. Durch zufällige Prozesse wie beispielsweise Sternbegegnungen in dichten Kugelsternhaufen oder mögliche Supernova-Explosionen in ihrer Umgebung können Sterne überdurchschnittliche Eigengeschwindigkeiten erhalten – so genannte ''runaway stars'' oder [[Hyperschnellläufer]]. Die jeweilige Geschwindigkeit geht aber nie über Werte von wenigen hundert Kilometern pro Sekunde hinaus. Die erste Entdeckung von Sternen, die aufgrund ihrer Eigenbewegung die Milchstraße verlassen werden, wurde in den letzten Jahren gemacht. Momentan sind elf dieser Sterne bekannt, die großteils durch nahe Begegnungen mit dem Schwarzen Loch im galaktischen Zentrum ihren Impuls bekommen haben.<ref>Norbert Przybilla et al.: ''[http://arxiv.org/abs/0811.0576 HD 271791: An Extreme Supernova Runaway B Star Escaping from the Galaxy]'' arXiv:0811.0576v1 [astro-ph], {{DOI|10.1086/592245}}</ref><ref>Brown et al.: ''[http://arxiv.org/abs/0808.2469 MMT Hypervelocity Star Survey]'' arXiv:0808.2469v2 [astro-ph]</ref>

=== Entstehung von Sternen ===

Ein großer Anteil der Sterne ist im [[Urknall#Das frühe Universum|Frühstadium des Universums]] vor über 10 Milliarden Jahren entstanden. Aber auch heute bilden sich noch Sterne. Die typische Sternentstehung verläuft nach folgendem Schema:

 

 

 

 

 

''Massereiche und damit heiße Sterne mit mehr als 8 [[Sonnenmasse]]n'' kontrahieren vergleichsweise schnell. Nach der Zündung der Kernfusion treibt die [[Ultraviolettstrahlung|UV]]-reiche Strahlung die umgebende Globule schnell auseinander und der Stern akkretiert keine weitere Masse. Sie gelangen deshalb sehr schnell auf die Hauptreihe im [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]]. Der mit 265 Sonnenmassen schwerste bislang entdeckte Stern mit Kurzbezeichnung [[R136a1]] ist etwas über 1 Million Jahre alt und befindet sich in einem Sternhaufen im Tarantelnebel der Großen [[Magellansche Wolken|Magellanschen Wolke]].<ref>[http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-11979-2010-07-21.html Massereichste Sterne übertreffen bisher angenommenes Maximum um das Doppelte]</ref> Bei seiner Entstehung könnte der Stern bis zu 320 Sonnenmassen gehabt haben.<ref>[http://www.idw-online.de/pages/de/news379895 Rekordstern weit größer als gedacht: Stern mit 300 Sonnenmassen entdeckt], ESO Science Outreach Network, Max-Planck-Institut für Astronomie, 21. Juli 2010 (über Informationsdienst Wissenschaft)</ref>

''Sterne zwischen etwa 3 und 8 Sonnenmassen'' durchlaufen eine Phase, in der sie [[Herbig-Ae/Be-Stern]]e genannt werden. In dieser Phase befindet sich der Stern schon auf der Hauptreihe, akkretiert aber noch einige Zeit Masse.

''Masseärmere Sterne zwischen 0,07 und 3 Sonnenmassen'' bleiben nach der Zündung der Kernfusion noch einige Zeit in die Globule eingebettet und akkretieren weiter Masse. In dieser Zeit sind sie nur im infraroten Spektralbereich erkennbar. Während sie sich der Hauptreihe annähern, durchlaufen sie das Stadium der [[T-Tauri-Stern]]e.

''Objekte zwischen 13 und 75 [[Jupitermasse]]n'' – was 0,07 Sonnenmassen entspricht – erreichen ebenfalls die nötige Temperatur, um eine [[Kernfusion]] zu zünden, allerdings nicht die Fusion von Wasserstoff, sondern nur die von [[Primordiale Nukleosynthese|primordial]] in geringen Mengen vorhandenem [[Lithium]] und [[Deuterium]]. Diese Objekte werden [[Brauner Zwerg|Braune Zwerge]] genannt und sind hinsichtlich ihrer Masse zwischen den [[Planetarer Gasriese|planetaren Gasriesen]] ab 13 Jupitermassen und Sternen angesiedelt. Da der Brennstoffvorrat nicht ausreicht, die Kontraktion nennenswert aufzuhalten, werden braune Zwerge als substellare Objekte bezeichnet.<ref name=joergens2005>{{cite journal | last=Joergens | first=V. | language=Englisch | title=Origins of Brown Dwarfs | journal=Reviews in Modern Astronomy | year=2005 | volume=18 | pages=216-239 | url=http://esoads.eso.org/abs/2005RvMA...18..216J | accessdate=2009-08-16 | arxiv=0501220v2 }}</ref>

> [doppelte Pause]

Im Frühstadium des Universums standen für die Sternentstehung nur Wasserstoff und Helium zur Verfügung. Diese Sterne zählt man zur so genannten [[Population (Astronomie)|Population]] III, diese Sterne waren zu massereich und somit kurzlebig, um bis heute zu existieren. Die nächste Generation, [[Population (Astronomie)|Population]]-II-Sterne genannt, existieren noch heute, man findet sie vor allem im Halo der Milchstraße, aber auch in Sonnennähe wurden sie nachgewiesen. Sterne, die später entstanden sind, enthalten von Anfang an einen gewissen Anteil an schweren Elementen, die in früheren Sterngenerationen durch [[Kernreaktion]]en erzeugt wurden und beispielsweise über Supernova-Explosionen die interstellare Materie mit schweren Elementen anreicherten. Die meisten Sterne in der Scheibe der Milchstraße gehören dazu. Man bezeichnet sie als Sterne der [[Population (Astronomie)|Population]] I.

Ein Beispiel für eine aktive Sternentstehungsregion ist [[NGC 3603]] im Sternbild [[Kiel des Schiffs]] in einer Entfernung von 20.000 [[Lichtjahr]]en. Sternentstehungsprozesse werden im [[Infrarotastronomie|Infraroten]] und im [[Röntgenastronomie|Röntgenbereich]] beobachtet, da diese Spektralbereiche durch die umgebenden Staubwolken kaum absorbiert werden, anders als das sichtbare Licht. Dazu werden [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] eingesetzt wie beispielsweise das Röntgenteleskop [[Chandra (Teleskop)|Chandra]].

Der weitere Verlauf der Sternentwicklung wird im Wesentlichen ebenfalls durch die Masse bestimmt. Je größer die Masse eines Sternes ist, umso kürzer ist seine Brenndauer. Die massereichsten Sterne verbrauchen in nur wenigen hunderttausend Jahren ihren gesamten Brennstoff. Ihre Strahlungsleistung übertrifft dabei die der Sonne um das 100.000-fache oder mehr. Die Sonne dagegen hat nach 4,6 Milliarden Jahren noch nicht einmal die Hälfte ihrer Hauptreihenphase hinter sich gebracht. Die massenarmen [[Roter Zwerg|Roten Zwerge]] entwickeln sich noch wesentlich langsamer. Da die Roten Zwerge ein Alter von [[Roter Zwerg#Weitere Entwicklung|mehreren 10 Milliarden bis hin zu Billionen von Jahren]] erreichen und das Universum erst etwa 14 Milliarden Jahre alt ist, hat von den masseärmsten Sternen auch noch kein einziger die Hauptreihe verlassen können.

Die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium findet dabei in einem Zentralbereich des Sternes statt, der nur wenige Prozent seines Gesamtvolumens einnimmt, jedoch etwa die Hälfte seiner Masse enthält. Die Temperatur beträgt dort über 10 Millionen Kelvin. Dort sammeln sich auch die Fusionsprodukte an. Der Energietransport an die Sternoberfläche dauert mehrere hunderttausend Jahre. Er findet über [[Strahlungstransport]], [[Wärmeleitung]] oder [[Konvektion]] statt. Den Bereich, der die Strahlung in den Weltraum abgibt, nennt man die [[Sternatmosphäre]]. Ihre Temperatur beträgt mehrere tausend bis mehrere zehntausend Kelvin. So weist beispielsweise ein Stern mit 30 Sonnenmassen eine typische Oberflächentemperatur von 40.000 K auf. Er gibt daher fast ausschließlich UV-Strahlung ab und nur etwa 3 % sichtbares Licht.

 

 

 

''Massearme Sterne zwischen 0,3 und 2,3 Sonnenmassen'' wie die Sonne selbst erreichen durch weitere Kontraktion die zum Heliumbrennen notwendige Temperatur und Dichte in ihrem Kern. Bei der Zündung des Heliumbrennens spielen sich innerhalb von Sekunden dramatische Prozesse ab, bei denen der Leistungsumsatz im Zentrum auf das 100-Milliardenfache der heutigen Sonnenleistung ansteigen kann, ohne dass an der Oberfläche davon etwas erkennbar ist. Diese Vorgänge bis zur Stabilisierung des Heliumbrennens werden als [[Heliumflash]] bezeichnet. Beim Heliumbrennen entstehen Elemente bis zum [[Sauerstoff]]. Gleichzeitig findet in einer Schale um den Kern noch Wasserstoffbrennen statt. Durch den Temperatur- und Leistungsanstieg expandieren die Sterne zu [[Roter Riese|Roten Riesen]] mit Durchmessern von typischerweise dem 100-fachen der Sonne. Dabei werden oft die äußeren Hüllen der Sterne abgestoßen und bilden [[Planetarischer Nebel|Planetarische Nebel]]. Schließlich erlischt auch das Heliumbrennen und die Sterne werden wiederum zu [[Weißer Zwerg|Weißen Zwergen]].

''Massereiche Sterne zwischen 2,3 und 3 Sonnenmassen'' erreichen nach dem Heliumbrennen das Stadium des [[Kohlenstoffbrennen]]s, bei dem Elemente bis zum [[Eisen]] entstehen. Eisen ist in gewissem Sinne die Sternenasche, da aus ihm weder durch Fusion noch durch Kernspaltung weitere Energie gewonnen werden kann. Durch [[Sternwind]] oder die Bildung [[Planetarischer Nebel]] verlieren diese Sterne jedoch einen erheblichen Teil ihrer Masse. Sie geraten so unter die kritische Grenze für eine [[Supernova]]-Explosion und werden ebenfalls zu Weißen Zwergen.

''Massereiche Sterne über 3 Sonnenmassen'' verbrennen in den letzten Jahrtausenden ihres Lebenszyklus praktisch alle leichteren Elemente in ihrem Kern zu Eisen. Auch diese Sterne stoßen einen großen Teil der Masse in ihren äußeren Schichten als Sternwind ab. Die dabei entstehenden Nebel sind oft bipolare Strukturen, wie zum Beispiel der Homunkulusnebel um [[Eta Carinae|η&nbsp;Carinae]]. Gleichzeitig bilden sich um den Kern im Sterninneren Schalen nach Art einer Zwiebel, in denen verschiedene Fusionsprozesse stattfinden. Die Zustände in diesen Schalen unterscheiden sich dramatisch.

Bei einem Stern mit 18 Sonnenmassen, der die 40.000-fache Sonnenleistung und den 50-fachen Sonnendurchmesser aufweist, reicht das Temperaturspektrum beispielsweise von 40 Millionen K in der äußeren, Wasserstoff brennenden Schicht bis 10 Milliarden K im Eisenkern im innersten des Sterns. Ebenso variiert die Dichte und auch die Brenndauer der Schichten. Die Wasserstoff brennende Außenschicht besitzt eine Dichte von 6 g pro cm³ während es der Eisenkern auf 10 Millionen kg bringt. Die außen liegende Wasserstoff brennende Schicht ist rund 10 Millionen Jahre aktiv, während die sehr weit innen liegende, Silizium brennende Schicht nur etwa eine Woche brennt. Eine genauere Aufschlüsselung von Temperatur-, Dichte und Brenndauerwerten für dieses Beispiel findet sich in der Schriftversion dieses Artikels. Die Grenze zwischen der Helium- und der Kohlenstoffzone in diesem Beispiels ist hinsichtlich des relativen Temperatur- und Dichtesprungs vergleichbar mit der Erdatmosphäre über einem Lavasee. Ein erheblicher Teil der gesamten Sternmasse konzentriert sich im Eisenkern mit einem Durchmesser von nur etwa 10.000&nbsp;km. Sobald er die [[Chandrasekhar-Grenze]] [[Datei:ChandrasekharPronunciation.ogg]] von 1,44 Sonnenmassen überschreitet, kollabiert er innerhalb Sekundenbruchteilen, während die äußeren Schichten durch freigesetzte Energie in Form von [[Neutrino]]s und Strahlung abgestoßen werden und eine expandierende Explosionswolke bilden. Unter welchen Umständen als Endprodukt einer solchen ''Supernova vom Typ II'' ein [[Neutronenstern]] oder ein [[Schwarzes Loch]] entsteht, ist noch nicht genau bekannt. Dabei dürfte neben der Masse aber auch die Rotation des Vorläufersterns und dessen Magnetfeld eine besondere Rolle spielen. Möglich wäre auch die Bildung eines [[Quarkstern]]s, dessen Existenz jedoch bisher lediglich hypothetisch ist. Ereignet sich die Supernova in einem Doppelsternsystem, bei dem Massetransfer von einem Roten Riesen zu einem Weißen Zwerg stattfindet, können Kohlenstofffusionsprozesse den Stern sogar vollständig zerreißen.

=== Nukleosynthese und Metallizität ===

Die entstandenen Elemente werden zum großen Teil wieder in das interstellare Medium eingespeist, aus dem weitere '''Sterngenerationen''' entstehen. Je häufiger dieser Prozess bereits durchlaufen wurde, umso mehr sind die Elemente, die schwerer als Helium sind, angereichert<!--sic!-->. Für diese Elemente hat sich in der Astronomie der Sammelbegriff ''Metalle'' eingebürgert. Da sich diese Metalle einigermaßen gleichmäßig anreichern, genügt es oft, statt der einzelnen Elementhäufigkeiten die [[Metallizität]] anzugeben. Sterne, deren relative Häufigkeitsmuster von diesem Schema abweichen, werden als ''chemisch pekuliar'' bezeichnet. Spätere Sternengenerationen haben folglich eine höhere Metallizität. Die Metallizität ist daher ein Maß für das Entstehungsalter eines Sternes.

Ein Doppelstern oder Doppelsternsystem besteht aus zwei Sternen, die scheinbar oder tatsächlich am Himmel nahe beisammen stehen. Wenn sie [[Gravitation|gravitativ]] aneinander gebunden sind, bewegen sie sich periodisch um ihren gemeinsamen [[Baryzentrum|Schwerpunkt]].

 

 

 

 

''Physikalische Doppelsterne'' oder Doppelsternsysteme sind zwei Sterne, die aufgrund ihrer räumlichen Nähe gravitativ gebunden sind und sich nach den [[Keplersche Gesetze|Kepler’schen Gesetzen]] um einen gemeinsamen Schwerpunkt bewegen. Über die Hälfte aller Sterne im [[Universum]] sind Teil eines Doppelsternsystems.

Ein ''Mehrfachsternsystem'' besteht aus mehr als zwei physikalisch gebundenen Sternen.

Die scheinbare und oft auch die absolute Helligkeit mancher Sterne unterliegt zeitlichen Schwankungen. Man unterscheidet bei den veränderlichen Sternen zwischen bedeckungsveränderlichen, pulsationsveränderlichen und eruptiv veränderliche Sternen.

 

''Bedeckungsveränderliche Sterne'' sind Doppelsterne, die sich während ihres Umlaufs aus unserer Perspektive zeitweise verdecken.

 

Bei ''pulsationsveränderlichen Sternen'' verändern sich die Zustandsgrößen mehr oder weniger periodisch und damit auch die Leuchtkraft. Die meisten Sterne durchlaufen solche instabile Phasen während ihrer Entwicklung, in der Regel geschieht dies aber erst nach dem Hauptreihenstadium.

 

Man unterscheidet bei pulsationsveränderlichen Sternen weiter zwischen [[Cepheiden]] deren Periode sich exakt einer bestimmte Leuchtkraft zuordnen lässt und die daher bei der Entfernungsbestimmung als so genannte ''Standardkerzen'' von Bedeutung sind,

 

[[Mira-Stern]]e, deren Periode länger und unregelmäßiger ist als die der Cepheiden,

 

[[RR-Lyrae-Stern]]e, die sehr regelmäßig mit vergleichsweise kurzer Periode pulsieren und etwa die 90-fache Leuchtkraft der Sonne haben und

 

 

 

[[UV Ceti-Stern]]e sind [[Roter Zwerg|Rote Zwerge]] mit Strahlungsausbrüchen.

 

[[Kataklysmisch veränderlicher Stern|Kataklysmisch Veränderliche]] Sterne sind üblicherweise [[Doppelstern]]systeme, bei denen ein Massetransfer von einem Roten Riesen zu einem Weißen Zwerg stattfindet. Sie zeigen Ausbrüche in Abständen von wenigen Stunden bis zu mehreren Millionen Jahren.

 

[[Supernova]]e sind eine dritte Unterart der eruptiv veränderlichen Sterne. Bei Supernovae gibt es mehrere Typen, von denen Typ Ia ebenfalls ein Doppelsternphänomen ist. Nur die Typen Ib, Ic und II markieren das Ende der Evolution eines massereichen Sterns.

 

> [doppelte Pause]

 

Neben den drei genannten Formen veränderlicher Sterne, also den bedeckungsveränderlichen, den pulsationsveränderlichen und den eruptiv veränderliche Sternen, gibt es weitere Sterne, die eine zeitabhängige scheinbare Helligkeit aufweisen, jedoch nicht zu den veränderlichen Sternen gezählt werden. Ein Beispiel sind die [[Pulsar]]e. Dabei handelt es sich um Neutronensterne, die an den [[Magnetismus|magnetischen Polen]] schmale Strahlungskegel aussenden. Überstreicht dieser Kegel während der Rotation des Sterns die Sichtlinie zum Beobachter, so werden entsprechende Strahlungsimpulse beobachtet. Auch Schwarze Löcher können kurzzeitige sowie länger anhaltende Strahlungsausbrüche erleiden, wenn Materie in sie hineinstürzt. Ihre Strahlung variiert jedoch nicht periodisch sondern unregelmäßig.

== Nachwort ==

Zu einigen Themen dieses Artikels existieren eigene Hauptartikel in der deutschen Wikipedia. Diese sind [[Sternentstehung]] zur Sternentstehung, [[Hauptreihe]] zur Hauptreihenphase, [[Doppelstern]] und [[Veränderlicher Stern]].

Weiterführende Artikel in der Wikipedia sind etwa „[[Klassifizierung der Sterne]]“, „[[Heliosphäre]]“ hinsichtlich der Astrosphäre unserer Sonne, „[[Habitable Zone]]“ bezüglich des Abstandsbereiches um einen Stern der einem Planeten erdähnliches Leben ermöglicht, [[Scheinbare Helligkeit]] für Informationen zur Magnitude und den sogenannten Größenklassen, der Artikel [[Hertzsprung-Russell-Diagramm]] zu dem mehrfach erwähnten Diagramm zur Einteilung von Sternentwicklungsstadien, sowie beispielsweise die Artikel [[Sternaufbau]] und [[Sternoberfläche]]. Weitere thematisch benachbarte Artikel sind in der Schriftversion dieses Artikels verlinkt.

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