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Donnerstag, 24.05.2018
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Wie wird unsere Sonne enden?

Masse unseres Sterns reicht ganz knapp für einen leuchtenden Planetarischen Nebel

Blick in die Zukunft: Wird unser Stern in einem leuchtenden Planetarischen Nebel enden oder nur einfach verlöschen? Bisher sprachen astronomische Modelle eher für letzteres. Doch nun haben Astronomen diese Annahme widerlegt. Demnach reicht die Masse der Sonne gerade knapp aus, um doch eine sichtbare, leuchtende Wolke aus Gas und Staub zu hinterlassen, wie die Astronomen im Fachmagazin "Nature Astronomy" berichten.
In rund zehn Milliarden Jahren wird der Lebenszyklus unserer Sonne enden. Bisher war jeodch nicht klar, ob ein sichtbarer Gas- und Staubnebel zurückbeleibt.

In rund zehn Milliarden Jahren wird der Lebenszyklus unserer Sonne enden. Bisher war jeodch nicht klar, ob ein sichtbarer Gas- und Staubnebel zurückbeleibt.

Theoretisch ist ihr Schicksal klar: Als eher massearmer Stern wird die Sonne nicht in einer spektakulären Supernova explodieren und zu einem Neutronenstern oder gar Schwarzen Loch werden. Stattdessen wird sich unser Stern in rund zehn Milliarden Jahren erst zu einem Roten Riesen ausdehnen und dann kollabieren – möglicherweise sogar ganz ohne Explosion. Der Kern der Sonne bleibt dabei als Weißer Zwerg übrig, während ein Großteil ihres Hüllmaterials ausgeschleudert wird – als leuchtender Planetarischer Nebel.

Leuchtendes Relikt oder lichtloses Erlöschen?


Doch das Ganze hat einen Haken: Bisher waren sich die Astronomen nicht sicher, ob unsere Sonne überhaupt einen sichtbaren Planetarischen Nebel hinterlassen wird. "Die Modelle besagten, dass es unmöglich ist, weil ein Stern mit weniger als der doppelten Sonnenmasse einen zu schwach leuchtenden Planetarischen Nebel hinterlässt – er wäre nicht sichtbar", erklärt Koautor Albert Zijlstra von der University of Manchester.

Der Grund: Das ausgeschleuderte Material eines sterbenden Sterns leuchtet nur dann hell, wenn die intensive Strahlung des übrig gebliebenen Kerns die Gas- und Staubwolke ionisiert und aufheizt. "Nur dann bringt der Kern die Hülle für rund 10.000 Jahre zum Leuchten", so Zijstra. Doch astronomische Beobachtungen legten nahe, dass solche leuchtenden Nebel auch beim Tod von masseärmeren Sternen entstanden sein müssen.


So prachtvoll wie hier der Katzenaugen-Nebel können Planetarische Nebel aussehen

So prachtvoll wie hier der Katzenaugen-Nebel können Planetarische Nebel aussehen

Alte Modelle lagen falsch


"Seit 25 Jahren gibt dies Rätsel auf und sorgt für Diskussionen", sagen die Forscher. "Es hat Zweifel an unseren Vorstellungen von der Entwicklung unserer Sonne und ähnlich massearmer Sterne geweckt." Um mehr Klarheit zu schaffen, haben die Forscher auf Basis von Daten beobachteter Planetarischer Nebel den Ablauf des Sternentods von sonnenähnlichen Sternen in einem neuen astrophysikalischen Modell simuliert.

Das Ergebnis: Die bisherigen Modelle haben die Hitzeentwicklung der sterbenden Sterne unterschätzt, so die Forscher. Wie ihre Simulation ergab, heizt sich der Sternenkern nach dem Ausschleudern der Sternenhülle dreimal schneller auf als bisher angenommen. Dadurch können selbst relativ massearme Sterne wie unsere Sonne ihre ausgeschleuderte Hülle noch zum Leuchten bringen.

Unsere Sonne wird eher eine lichtschwache Gaswolke hinterlassen, wie hier den Planetarischen Nebel Abell 39

Unsere Sonne wird eher eine lichtschwache Gaswolke hinterlassen, wie hier den Planetarischen Nebel Abell 39

Sonne wird ihren Nebel zum Leuchten bringen


Für unsere Sonne heißt das: "Sie wird nach ihrem Ende heiß genug sein, um ihr ausgeschleudertes Material zu ionisieren", berichten die Forscher. Unser Heimatstern wird demnach einen sichtbaren Planetarischen Nebel hinterlassen - wenngleich einen eher schwach leuchtenden. Die hellsten bekannten Planetarischen Nebel entstehen dagegen erst bei Sternen mit der rund dreifachen Sonnenmasse.


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 weniger 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. (Nature Astronomy, 2018; doi: 10.1038/s41550-018-0453-9)
(Nature, University of Manchester, 08.05.2018 - NPO)
 
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