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Astronomie+Physik

So endet unsere Sonne

Planetarischer Nebel
So ähnlich wie dieser Planetarische Nebel könnte die Überreste unserer Sonne einmal aussehen (Foto: T.A.Rector (NRAO/AUI/NSF and B.A.Wolpa (NOAO/AURA/NSF))

Wie wird unser Heimatstern einst enden? Über diese Frage rätseln und streiten Astronomen schon seit 25 Jahren. Denn es war bisher unklar, ob die Masse der Sonne ausreicht, um einen leuchtenden Planetarischen Nebel zu erzeugen. Jetzt zeigt ein neues astrophysikalisches Modell: Wenn die Sonne ihre Hüllen ausschleudert und ihr Kern als Weißer Zwerg endet, wird dieser doch knapp heiß genug sein, um die freigesetzten Gase zum Leuchten zu bringen. Die Sonne wird demnach auch nach ihrem Tod noch als schwach leuchtendes Relikt sichtbar bleiben.

Die Giganten der Sternenwelt enden in einem spektakulären Feuerwerk: Sie explodieren in einer Supernova und hinterlassen einen farbenfrohen Überrest sowie einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Doch masseärmere Sterne wie unsere Sonne nehmen ein weitaus weniger dramatisches Ende. Gängiger Theorie nach dehnen sie sich erst zu einem Roten Riesen aus, der dann kollabiert. Für unsere Sonne sagen Astronomen dieses Ende in rund zehn Milliarden Jahren voraus. Dabei bleibt der Sternenrest als Weißer Zwerg übrig, während bis zur Hälfte der Sternenmasse ins All hinausgeschleudert wird. Diese Hülle wird durch die Hitze und Strahlung des Sternenrests aufgeheizt und ionisiert, so dass sie zu leuchten beginnt – ein Planetarischer Nebel entsteht. Rund 10.000 Jahre lang ist dieses leuchtende Relikt dann sichtbar, bis es erlischt.

Soweit die Theorie. Doch ob auch unsere Sonne einen sichtbaren Planetarischen Nebel hinterlassen wird, war bisher unklar. „Die Modelle besagten, dass es unmöglich ist, weil ein Stern mit weniger als der doppelten Sonnenmasse eine zu schwach leuchtende Hülle hinterlässt – sie wäre nicht sichtbar“, erklärt Co-Autor Albert Zijlstra von der University of Manchester. Andererseits legen astronomische Beobachtungen nahe, dass einige der leuchtenden Nebel auch beim Tod von masseärmeren Sternen entstanden sein müssen. „Seit 25 Jahren gibt dies Rätsel auf und sorgt für Diskussionen“, sagen die Forscher. Um mehr Klarheit zu schaffen, haben sie auf Basis von Daten beobachteter Planetarischer Nebel den Ablauf des Sternentods von sonnenähnlichen Sternen in einem neuen astrophysikalischen Modell simuliert.

Es reicht knapp zum Leuchten

Es zeigte sich: Die Überreste massearmer Sterne erzeugen offenbar doch mehr Hitze als bisher angenommen. Wie die Simulation ergab,
heizt sich der Sternenkern nach dem Ausschleudern der Sternenhülle dreimal schneller auf als es bisherige Modelle nahelegten. Die Massenuntergrenze, ab der kein leuchtender Nebel mehr entstehen kann, verschiebt sich entsprechend, so die Astronomen. Für unsere Sonne heißt das: Sie wird nach ihrem Ende heiß genug sein, um ihr ausgeschleudertes Material zu ionisieren. „Auch Sterne mit weniger als 1,1 Sonnenmassen erzeugen noch schwache Planetarische Nebel“, berichtet Zijstra. „Damit haben wir herausgefunden, was mit unserer Sonne geschehen wird wenn sie stirbt.“

Unser Heimatstern wird demnach nicht einfach verlöschen, sondern doch einen schwach leuchtenden Gas- und Staubring hinterlassen. Doch es ist knapp: Die Sonne steht nahe der Untergrenze, ab der kein Planetarischer Nebel mehr gebildet werden kann, wie die Astronomen ermittelten. Nur wenige Prozent geringere Masse und sie würde nach ihrem Ende einfach verlöschen. „Die Sonne ist einer der masseärmsten Sterne, die noch einen Planetarischen Nebel produzieren können“, so die Forscher.

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Quelle: K. Gesicki (Nicolaus Copernicus Universität, Torun) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0453-9

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