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Naturwissenschaften – Grade 12 · Einheit 4: Kernphysik und das Universum

Der Lebenszyklus von Sternen

Verfolge den Lebenszyklus von Sternen und wie die Fusion die Elemente erzeugt.

Ein Stern entsteht in einem Nebel, einer Wolke aus Staub und Gas. Die Schwerkraft zieht das Material zu einem Protostern zusammen, der sich aufheizt, bis Wasserstoffkerne zu Helium verschmelzen. Der Stern befindet sich dann auf der Hauptreihe, wo der nach außen gerichtete Druck der Fusion die nach innen gerichtete Anziehung der Schwerkraft ausgleicht. Unsere Sonne wird insgesamt etwa 10 Milliarden Jahre auf der Hauptreihe bleiben.

Wenn der Wasserstoff knapp wird, bläht sich ein Stern wie die Sonne zu einem Roten Riesen auf, stößt dann seine äußeren Schichten ab und hinterlässt einen Weißen Zwerg, der zu einem Schwarzen Zwerg abkühlt. Ein Stern mit viel größerer Masse als die Sonne wird zu einem Roten Überriesen und explodiert dann als Supernova; zurück bleibt ein Neutronenstern oder, bei den größten, ein Schwarzes Loch. Die Fusion in Sternen erzeugt Elemente bis zum Eisen; schwerere Elemente entstehen in Supernovae, die sie im Weltraum verteilen, sodass neue Sterne und Planeten entstehen.

Beispiel mit Lösung

Warum bleibt ein Hauptreihenstern über Milliarden Jahre gleich groß?

  1. Die Schwerkraft zieht das Material des Sterns nach innen.
  2. Die Fusion setzt Energie frei, die nach außen drückt.

Antwort:Beides ist im Gleichgewicht, daher ist der Stern stabil.

Schlüsselwörter

Nebel
eine Wolke aus Staub und Gas
Hauptreihe
die lange stabile Phase eines Sterns
Roter Riese
ein aufgeblähter, kühlerer Stern am Ende seines Lebens
Supernova
die Explosion eines massereichen Sterns
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-ESS1-3