Physik

Wie kann die Sonne ohne Sauerstoff brennen?

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Gábor Paál
Gábor Paál

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"Brennen" ist das falsche Wort für das, was auf der Sonne passiert. Verbrennung wäre ein chemischer Prozess, bei dem bestimmte Atome mit Sauerstoff reagieren und sich verbinden. Dabei wird Energie frei, aber die Masse als solche – die Atome und somit die Materie – bleiben erhalten. Wenn z.B. Wasserstoff verbrennt, verbindet er sich mit Sauerstoff, daraus entsteht Wasser. Aber es sind hinterher noch genauso viele Sauerstoff- und Wasserstoffatome wie vorher.

Wasserstoffatome fusionieren zu Heliumatom

Auf der Sonne dagegen passiert etwas ganz anderes. Dort verschmelzen kleine Atome zu neuen, großen Atomen. Konkret: Jeweils vier Wasserstoffatome fusionieren zu einem Heliumatom. Jedesmal wird dabei ein Hundertstel der ursprünglichen Masse in Energie umgewandelt.

Wir wissen von Albert Einstein, dass Masse auch eine Form von Energie ist. Das heißt: Bei Umwandlung von einem Gramm Wasserstoff in Helium entsteht eine Energie von 180.000 Kilowattstunden, diese Energie würde auf einer Stromrechnung 100.000 € kosten. Wie gesagt, bei einem Gramm. Es sind aber 6 Milliarden Tonnen Wasserstoff, die die Sonne  in Helium umgewandelt, und das Sekunde für Sekunde. Dadurch entsteht im Inneren der Sonne diese Hitze, die wir uns gar nicht vorstellen können: 15 Millionen Grad. Dagegen sind die 6.000 Grad an der Sonnenoberfläche vergleichsweise wenig.

Aber auch das muss doch mal aufhören?

Wird es auch. In etwa fünf Milliarden Jahren geht der Wasserstoffvorrat allmählich zur Neige. Je mehr Wasserstoff zu Helium verschmilzt, desto mehr dehnt sich die Sonne aus. Und dann bläht sie sich auf zu einem sogenannten "roten Riesen" – 150 Mal so groß wie heute. Die Erde ist bis dahin längst unbewohnbar. Der Druck im Inneren der Sonne ist in der Zwischenzeit so groß geworden, dass die Helium-Atome ihrerseits weiter miteinander zu noch größeren Atomen verschmelzen, nämlich zu Kohlenstoff und Sauerstoff.

Am Ende wird aus der Sonne ein Weißer Zwerg

Wenn dann auch das Helium aufgebraucht ist, fällt die Sonne in sich zusammen und endet in 8 Milliarden Jahren als Weißer Zwerg. Sie wird dann etwa so groß sein wie die Erde heute, aber ein würfelzuckergroßes Stück dieses Weißen Zwerges würde 2 Tonnen wiegen.

Das ist das typische Ende eines durchschnittlichen Sterns, wie die Sonne einer ist. Wäre sie allerdings etwas größer, etwa dreimal so groß wie jetzt, dann sähe ihr Ende etwas anders aus. Dann würde aus ihr kein Weißer Zwerg, sondern ein schwarzes Loch.

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