Manchester – Bis zu ihrem Tod dauert es noch geraume Zeit, aber die wissenschaftlichen Prognosen der Lebenserwartung sind relativ eindeutig: Die vor 4,6 Milliarden Jahren entstandene Sonne wird noch rund sechs Milliarden Jahre lang wie ein normaler Stern brennen. So wie heute wird in ihrem Zentrum unter enormem Druck und bei einer Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius weiter Wasserstoff in Helium verwandelt. Diese gewaltige Kernfusion versorgt die Erde mit lebensnotwendiger Energie.

Da sich das Helium im Mittelpunkt der Sonne allmählich ansammelt, verdichtet sich der Gaskern, und die Sonne wird langsam immer heißer und heller. Das passiert nur sehr langsam. In 6,3 Milliarden Jahren, wenn die Erdoberfläche längst aufgrund der großen Hitze steril sein wird, ist der Wasserstoff im Kern der Sonne aufgebraucht, die Fusion versiegt. In der Hülle ist noch Wasserstoff vorhanden, der sich nun weiter erhitzt, bis auch dort die Kernfusion zündet.

Vom Gelben Zwerg zum Roten Riesen...

Im Laufe der folgenden 1,3 Milliarden Jahre bläht sich die Sonne, die ein Gelber Zwerg ist, auf das 100- bis 150-Fache ihrer heutigen Größe auf und leuchtet rötlich – Astronomen sprechen von einem Roten Riesen. Von der Erde aus betrachtet würde er ein Drittel des Himmels füllen.

Was dann in gut acht Milliarden Jahren mit unserem Heimatstern passieren wird, ist unter Astrophysikern freilich seit rund 25 Jahren umstritten. Klar ist, dass rund 90 Prozent aller aktiven Sterne bei ihrem Tod einen sogenannten planetarischen Nebel abstoßen, der freilich mit Planeten nichts zu tun hat, sondern eine leuchtende Hülle aus Gas und Plasma ist.

Solche planetarischen Nebel bieten einen tollen Anblick und leuchten für gut 10.000 Jahre ziemlich hell (was in astronomischen Zeiten einem Wimpernschlag gleichkommt) und geben die Hälfte der noch vorhandenen Masse des Sterns ab.

... und am Ende zum Weißen Zwerg

Am Ende bleibt dann der Kern des Sterns als ausgebrannter Weißer Zwerg übrig. Im Fall unserer Sonne ist dieser extrem dichte Himmelskörper nur mehr so groß wie die Erde; ein Kubikzentimeter des Weißen Zwergs wiegt eine Tonne.

Die Gretchenfrage ist aber, ob unsere Sonne groß genug ist, um einen solchen sichtbaren planetarischen Nebel hinterlassen wird. Laut den bisherigen Modellen gilt das als unwahrscheinlich, weil ein Stern mit weniger als der doppelten Sonnenmasse einen unsichtbaren planetarischen Nebel hinterlässt, wie der Astrophysiker Albert Zijlstra (Uni Manchester) erklärt. Das ausgeschleuderte Material eines sterbenden Sterns leuchtet nämlich nur dann hell, wenn die intensive Strahlung des übrig gebliebenen Kerns die Gas- und Staubwolke ionisiert und aufheizt.

Genug Masse für einen leuchtenden Exitus?

Gemeinsam mit Kollegen hat Zijlstra für eine neue Studie im Fachblatt "Nature Astronomy" Daten planetarischer Nebel erhoben und Sternentode von sonnenähnlichen Sternen in einem neuen astrophysikalischen Modell durchgerechnet. Laut den Analysen haben die bisherigen Modelle die Hitzeentwicklung der sterbenden Sterne unterschätzt. Für die Sonne bedeutet das ein stärkeres Erhitzen des Sternenkerns nach dem Ausschleudern der Sternenhülle. Und dadurch würden auch massearme Sterne wie unsere Sonne ihr ausgeschleudertes Material ionisieren.

Laut den Forschern ist die Sonne aber einer der masseärmsten Sterne, der nach ihrem Ende heiß genug sein wird, um ihre abgestoßene Hülle noch zum Leuchten zu bringen. Das bedeutet konkret, dass auch unser Heimatstern in gut acht Milliarden Jahren einen sichtbaren planetarischen Nebel hinterlassen wird – aber eben einen, der nur schwach leuchtet. (Klaus Taschwer, 9.5.2018)