Die Sonne: Wann und wie wird unser Stern sterben?

Die Sonne, ohne die Leben auf der Erde nie möglich gewesen wäre, wird nicht ewig da sein. So sollte das Ende unseres Sterns, der jetzt 4,6 Milliarden Jahre alt ist, aussehen.

Die Lebensdauer der Sonne

Bei Sternen wird ihre Langlebigkeit durch ihre Masse bestimmt. Je massereicher der Stern ist, desto kürzer ist seine Lebensdauer, die in einer Handvoll Millionen Jahren gezählt wird, bevor sie schließlich in einem gewaltigen kosmischen Feuerwerk, einer Supernova, endet.

Für unsere Sonne wird das anders sein. Unser Stern ist ein gelber Zwerg, der aufgrund seiner Masse (330.000-mal so groß wie die Erde) eine Lebenserwartung von insgesamt etwa 10 Milliarden Jahren hat. Wo stehen wir jetzt? Eine gute Nachricht für das Leben auf der Erde: Sie ist erst 4,6 Milliarden Jahre alt und sollte daher nach Schätzungen der Astronomen noch fünf Milliarden Jahre leuchten.

Die Sonne und die Bewohnbarkeit der Erde

Trotzdem werden wir über einen Umzug nachdenken müssen, weil die Erde in weniger als einer Milliarde Jahren unbewohnbar sein wird (ungeachtet der derzeitigen globalen Erwärmung). Warum? Denn die Helligkeit der Sonne wird weiterhin alle Milliarden Jahre um etwa 10% zunehmen. So wird unser sanfter blauer Planet allmählich zu einem dampfenden Ort, vielleicht ähnlich der Hölle, die derzeit auf unserer Nachbarin Venus herrscht.

Die bewohnbare Zone in unserem Sonnensystem wird sich also verschieben. Wir können uns also vorstellen, dass der Homo sapiens auf den milder gewordenen Mars ausgewandert sein wird. Aber wenn das passiert, wird es nicht lange dauern. Auch könnte es notwendig sein, den Weg zu anderen Sternen zu nehmen, wenn die menschliche Spezies dann die Mittel dazu hat.

Was passiert, wenn die Sonne stirbt?

Mit der Zeit werden die Wasserstoff Reserven, die die Sonne bei ihrer Geburt angesammelt hat, erschöpft sein. Mit seiner relativ geringen Masse hat der Stern über Milliarden von Jahren ein Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Strahlung (die aus der Wasserstofffusion resultiert) aufrechterhalten. Aber es wird ein „Tag“ kommen, an dem der Treibstoff ausgeht.

Im Herzen des Sterns wird sich ein Kern aus Helium befinden (der durch Wasserstofffusion entsteht), der in sich zusammenfällt. Die steigende Temperatur setzt beim Zusammendrücken Energie frei, die die äußeren Schichten der Sonne wegdrückt. In den nächsten etwa fünf Millionen Jahren wird der Stern beträchtlich wachsen und zu dem werden, was Astrophysiker einen Roten Riesen nennen. Rot, weil seine Oberflächentemperatur sinken wird (auf 3.000 K). Sein Radius wird dann von heute etwa 700.000 Kilometern auf mehr als 170 Millionen Kilometer ansteigen, so eine Studie aus dem Jahr 2008! Mit anderen Worten: Merkur, Venus und auch die Erde werden darin gefangen sein, schließlich werden sie pulverisiert (es sei denn, die Umlaufbahn unseres Planeten wird zurückgeschoben, das hängt von der Masse ab, die der Rote Riese verliert). Komprimiert erhitzt sich der Heliumkern und erreicht eine Temperatur von 100 Millionen Grad. Unter diesen Bedingungen kann das Helium beginnen, Kohlenstoff zu bilden. Dies ist der „Heliumblitz“. Dies wird jedoch nicht lange anhalten. Und es wird nicht weitergehen, weil die verbleibende Masse der Sonne nicht ausreichen wird, um im Zentrum 600 Millionen Grad zu erreichen, die Temperatur, die für die Zündung des Kohlenstoffkerns erforderlich ist. Rundherum wird der Wasserstoff und das Helium einige tausend Jahre lang brennen, wodurch sich unser Stern ablöst und seine äußere Hülle weiter ausdehnt.

Letztendlich wird sich die Schwerkraft durchsetzen, da es keine Strahlung gibt, die ihr entgegenwirkt. Der Rest des Kerns unseres Sterns wird sich zusammenziehen und zu einem Weißen Zwerg werden, einem extrem dichten und heißen (ca. 30.000°C) Körper von der Größe der Erde. Während dieser Zeit verdünnen sich die äußeren Schichten, die zu weit entfernt sind, im Raum. Über einen Zeitraum von etwa 10.000 Jahren wird die Hülle von innen heraus glühen und im Licht des noch heißen Zentrale Fokus erstrahlen. Das Ergebnis wird ein planetarischer Nebel sein (der irreführende Name kommt von den runden Formen, die von William Herschel beobachtet wurden). Wird er von anderen Planetensystemen aus sichtbar werden, wie die, die wir durch unsere Teleskope sehen können? Zu den bekanntesten gehören M57, der Lyra-Ring und M27. Werden unsere Nachfahren im Exil tatsächlich in der Lage sein, den Rest der Sonne zu beobachten, um den herum das Leben erblüht war? Eine im Mai 2018 veröffentlichte Studie zeigt anhand von Modellen der Sternentwicklung, dass dies genau richtig sein wird. Aufgrund ihrer Masse würde sich die Sonne in der Tat gerade am Rande der Leuchtkraft befinden. Der planetarische Nebel wäre also sichtbar, aber sehr schwach.

Wie geht es weiter? Wird dies wirklich das Ende sein? Nein. Der feurige Kern wird Milliarden von Jahren brauchen, um abzukühlen und zu einem Schwarzen Zwerg zu werden. In der Zwischenzeit hat die Sonne noch einen langen Weg vor sich.

Urhebender Autor: Xavier Demeersman