Die Entstehung der Sterne

Die Entstehung der Sterne
Durch Anklicken der Hubble-Aufnahmen erhalten Sie deren Großansicht.
Wir sind Bewohner einer Spiralgalaxie mit dem Namen Milchstraße. Im Sternbild Jungfrau
hat das Hubble-Teleskop eine ähnliche Galaxie, NGC 4639, fotografiert.
Ein Bewohner dieser Welteninsel würde unsere Milchstraße ähnlich wahrnehmen: als ein
Meer von etwa hundert Milliarden Sternen, von feurigen Gasnebeln durchzogen, die
Geburtsstätten von Sternen sind und jeder dieser Sterne ist eine Sonne wie die unsrige.
Bei seinem Blick in unsere Milchstraße von innen her vermag das Hubble-Teleskop selbst
dichte Sternhaufen in getrennte Lichtpunkte aufzulösen. Diese fremden Sonnen unterscheiden
sich teilweise drastisch in Farbe und Helligkeit. Dennoch haben die Astronomen darin eine
einfache Ordnung erkannt: sie wird bestimmt durch die anfängliche Masse eines Sterns und
durch dessen Alter.
Sterne werden geboren aus Gaswolken, die von rußigem Staub dunkel gefärbt sind. Unter
dem Druck der eigenen Schwere fallen die Wolken in sich zusammen und werden
undurchsichtig. Einzelne Bereiche verklumpen sogar zu glühenden Gasbällen. Auf diese
Weise entstehen Hunderte von Sonnen auf einmal. Diese frühen Phasen der Sternentstehung
bleiben allerdings den Okularen des Hubble-Teleskops verborgen bis die jungen Sonnen sich
mit überschwenglicher Energie aus Gas und Staub befreien. In gegensätzliche Richtungen
schießen Gasfontänen, sogenannte Jets, aus jeder einzelnen Geburtsstätte. Wo die die Jets auf
das umliegende Gas treffen und abgebremst werden, entstehen farbenprächtige Lichteffekte .
Noch rätseln die Astrophysiker über den Beschleunigungsmechanismus – wahrscheinlich
wirken hier starke Magnetfelder.
Bei diesem Objekt konnte Hubble genau von der Seite zuschauen: Die Babysonne liegt noch
verborgen in einem flachen Materiestrudel, der nach wie vor ihre Masse vermehrt und aus
dem beidseitig die Jets herausschießen. Die Forscher fragen sich: Erhält sich, wenn sich der
Geburtsprozeß beruhigt hat, von dem Strudel womöglich eine flache Scheibe aus Gas und
Staub, aus der sich einmal Planeten bilden werden?
Die Entstehung der Sterne
Kein Sternentstehungsgebiet ist uns so nah wie der Große Orionnebel; gleichwohl ist er 1,500
Lichtjahre entfernt. Dieses Mosaik aus 15 Einzelaufnahmen von Hubbles elektronischer
Kamera zeigt den Zentralteil. Die Sterngeburt begann dort schon vor etwa einer Million Jahre.
Inzwischen hat das Licht vieler junger Sterne die große Gas- und Staubwolke, aus der sie
hervorgegangen sind, fortgeblasen bis auf kompakte Wolkenklumpen, welche einige der
Sonnen direkt umgeben. Es fragt sich, ob das die Reste jener Materiestrudel sind, aus denen
sie sich entwickelt haben und die wir Beobachter als flache Scheiben unter verschiedenen
Winkeln sehen. Oder ob es sich eher um blasenförmige sogenannte Globule handelt, in deren
Innerem sich neue Sterne erst noch bilden.
Zumindest eines in dieser Gruppe von Objekten ist eine flache Scheibe, auf die wir schräg
von oben blicken. Sie ist reich an Staub und hebt sich dunkel von dem hellen Gas im
Hintergrund ab. Im Zentrum leuchtet ein junger Stern - noch etwas rötlich, da sein Licht
dünnere Staubschwaden passieren muß.
Dieses Objekt, der "Frisbee" genannt, ist 17 mal so groß wie unser Sonnensystem. Kein
Astronom zweifelt daran, daß wir in diesem Fall eine flache Scheibe genau von der Seite
sehen. Aus solchen "protoplanetaren" Scheiben können vielleicht einmal Planeten entstehen.
Noch ungeklärt ist allerdings in wie vielen Fällen das tatsächlich der Fall sein wird.
So sieht das Hubble-Teleskop die Planeten Venus, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und
Pluto (Merkur und Erde hat Hubble nicht fotografiert). Alle Planeten umlaufen unsere Sonne
in einer Ebene und in derselben Richtung. Das ist ein starkes Indiz für die Bildung unseres
Planetensystems aus einer einzelnen protoplanetaren Scheibe – vor etwa 4,5 Milliarden
Jahren.
Beta Pictoris, der zweithellste Lichtpunkt im Sternbild Maler, ist eine junge Sonne, die etwas
weiter entwickelt ist als ihre Schwestern im Orion. Ein großer Zufall erlaubt diesmal einen
noch perfekteren seitlichen Blick. Der sehr helle Stern selbst ist durch eine künstliche
schwarze Maske abgedeckt. Die Scheibe erscheint sehr flach und ist - wie die Auswertung im
Computer ergeben hat – im Innenbereich leicht verbogen. Die Astrophysiker führen das auf
die Schwerkraftwirkung eines bereits entstandenen Planeten zurück.
Am Ende des Geburtsprozesses steht ein Sternhaufen. Die gelben Sterne in diesem Bild
speisen ihre Existenz wie unsere Sonne durch die nukleare Verbrennung von Wasserstoff. Die
helleren von ihnen sind größer und schwerer. Die Lebenszeit der Sterne ist unterschiedlich
lange. Ein Stern so schwer wie unsere Sonne vergeht nach etwa 10 Milliarden Jahren,
schwerere altern schneller, jüngere langsamer.
Wenn Sterne sterben
In gut fünf Milliarden Jahren bläht sich unsere Sonne zu einem Roten Riesen auf. Die Erde
geht dann in der sengenden Glut unseres Zentralgestirns unter. Dies geschieht, sobald im
Zentrum der Sonne aller Wasserstoff zu Helium verbrannt ist. Dann kollabiert der Kern und
heizt sich auf. Hitze und der Druck wachsen von innen ins Ungeheure bis die äußeren
Schichten der Sonne weggeschleudert werden. Sie bildet dann einen "Planetarischen Nebel"
aus. Die Hubble-Aufnahmen solcher Himmelskörper zeigen die Zukunft aller Sterne mit der
maximal achtfachen Masse unserer Sonne.
Mit einer Geschwindigkeit von fast hunderttausend Kilometern pro Stunde bläst der gewaltige
Strahlungsdruck die Hülle in den interstellaren Raum. Doch nicht überall gleichmäßig;
deshalb bilden sich asymmetrische Strukturen aus.
Der Name "Planetarischer Nebel" beruht auf einem Irrtum von Astronomen des 18.
Jahrhunderts. Mit den Fernrohren von damals waren diese Explosionen nur als kleine farbige
Scheiben sehen. Da diese durchs Fernrohr den Planeten ähnelten, hielt man sie tatsächlich für
Planeten. Damals wußten die Himmelsforscher noch nichts von sterbenden Sonnen.
Das ultraviolette Licht, das ein zusammenfallender Sternrest ausstrahlt, bringt die
fortfliegende Hülle zum Leuchten - wie Gas in einer Neonröhre. Die verschiedenen Farben im
Gas der Planetarischen Nebel entstehen durch die verschiedenen chemischen Elemente, aus
denen die Hülle besteht.
Die "Wattebällchen" entstehen dort, wo der immer noch vom Zentralstern fortströmende
Wind auf dichtere Bereiche der Hülle trifft. Ein Planetarischer Nebel existiert etwa
hunderttausend Jahre. Danach löst sich die Hülle im Weltraum auf und wird Bestandteil der
interstellaren Materie.
Es gibt auch ähnliche Phänome, deren Ursachen bisher nicht geklärt sind. Eta Carinae, ein
Stern im Sternbild "Schiffskiel" mit etwa der hundertfachen Sonnenmasse. Im Jahre 1843
erschien er als zweithellster Fixstern am Himmel. Ein alter Stern ist dort jedoch nicht
explodiert. Womöglich handelt es sich dabei auch um einen Stern in dessen jugendlicher
Sturm- und Drang-Phase. Die Hubble Aufnahme zeigt, wie stark bewegt die Explosionswolke
selbst heute noch ist.
Auch Sterne, die mehr als achtmal so schwer sind wie die Sonne, stoßen am Ende ihrer
nuklearen Laufbahn die Hülle ab – jedoch explosionsartig. Die Energie eines solchen
Kernkollaps entlädt sich in einer gigantischen "Supernova"! Die Hülle fliegt mit der
ungeheuren Geschwindigkeit hundert Millionen km/h davon. Das Bild zeigt eine Explosion,
die sich 1987 in der Großen Magellanschen Wolke ereignet hat.
Die Explosion, aus der dieser verschlungene Nebelfetzen rührt, liegt ebenfalls lange zurück.
Vielleicht haben vorgeschichtliche Menschen den hellen Lichtpunkt der Supernova im
Sternbild "Schwan" vor 50 000 Jahren bemerkt. Das scharfe Auge von Hubble erweist,
welche Dynamik noch heute in diesem Nebel steckt. Doch nach astronomischen Begriffen
dauert es nur kurze Zeit, bis auch diese Sternreste sich im Weltraum verteilt haben werden.
Im Jahre 1054 haben chinesische Hofastronomen einen "neuen Stern" im Sternbild Stier
beschrieben, der so hell strahlte, daß er sogar tagsüber zu sehen war. Tatsächlich hatten sie
eine Supernova beobachtet. Heute befindet sich an dieser Stelle der aus jener Explosion
entstandene "Krebsnebel". Und noch immer fliegt die Hülle der früheren Sonne auseinander.
Das Hubble-Teleskop konnte über einen Zeitraum von einigen Monaten deutliche
Veränderungen im Zentrum des Nebels erkennen. Hier ist der Kern der früheren Sonne zu
sehen. Er ist zu einem extrem kompakten Neutronenstern geworden, dessen energiereiche
Strahlung noch immer die inneren Bereiche der Hülle beschleunigt.
Massive Sonnen enden als Neutronensterne. Und von unserer Sonne wird, nachdem sie in der
Pracht eines Planetarischen Nebels aufgeleuchtet ist, ein weißer Zwerg zurückbleiben –
nahezu hunderttausend Grad heiß. Und seine Wärme wird ausreichen, um noch Milliarden
Jahre zu strahlen.
Es reiht sich ein blaues Pünktchen unter die gelb leuchtenden Sterne, und irgendwo anders, in
den Weiten des interstellaren Raumes, trifft das Gas und der Staub der fortgeblasenen
Sonnenhülle auf die Überreste anderer Sterne. Es ballt sich eine Gaswolke zusammen, die von
rußigem Staub dunkel gefärbt ist. Unter dem Druck der eigenen Schwere fällt die Wolke in
sich zusammen und wieder wird ein neuer Stern geboren.