Was bringt nun diese Sterne zum Leuchten? Und die Antwort ist Kernfusion.

Also der Prozess, den man seit etwa 40 Jahren auf der Erde zur Energieerzeugung nutzen will,

aber bis jetzt noch nicht so richtig erfolgreich geschafft hat, bei den Sternen funktioniert es.

Also Kernfusion heißt, ich verschmelze leichte Elemente zu schweren Elementen.

Und zuerst möchte ich mir jetzt hier mal angucken, die Zusammensetzung des Interstellaren Gases.

Die Zusammensetzung der neu entstandenen Sterne entspricht ja der Zusammensetzung des Interstellaren Gases, logischerweise.

Und das sind nach Gewicht 73 Prozent Wasserstoff, 25 Prozent Helium und 2 Prozent schwere Elemente.

Also schwere Elemente sind jetzt insbesondere Kohlstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Eisen und der ganze Rest.

Also im astronomischen Sprachgebrau hat sich sogar der Jagong etabliert, dass man alle Elemente, die schwere sind, als Helium, als Metalle bezeichnet.

Zum Beispiel aus Sauerstoff.

Das ist nun etwas merkwürdig, etwas, was man atmen kann, als Metall zu bezeichnen, aber so sind halt die Astronomen.

Gut. Und das leichteste Element, was wir kennen, ist der Wasserstoff.

Die Zahl hier links oben bezeichnet die Anzahl der Kernbausteine, also Proton und Neutron, die sich im Atomgern befinden.

Im Fall des Wasserstoffes ist es 1 plus 1 Proton.

Und diese können nun bei genügend hohen Temperaturen verschmelzen.

4 Wasserstoffatome zu einem Heliumatom.

Dabei entstehen noch 2 Positronen, also positiv geladene Elektronen, 2 Neutrinos,

Teilchen, die fast masselos sind und ziemlich eigenschaftlos und Energie.

Also 26 Megaelektronenvolt.

Also das ist eine Einheit, die vielen hier nichts sagen wird.

Elektronenvolt ist halt eine Größe, die in atomaren Marsch geben, ein handliches Energiemass ist.

Also zum Vergleich vielleicht chemische Prozesse setzen Energien frei, die im Bereich von Elektronenvolt sitzen.

Und diese Kernfusion setzt also eine Energie von 26 Megaelektronenvolt frei, also 26 Millionen Elektronenvolt.

Ist also unwahrscheinlich energetisch.

Ja und wo kommt diese Energie her?

Das ist der Massenunterschied zwischen Proton, den 4 Protonen und dem Helium.

Wenn man mal zusammenzählt.

Proton hat ein Atomgewicht von 1,0081.

Also Atomgewicht ist wieder eine Einheit, die man sich so hingebasselt hat, dass es handlich ist, wenn man mit Atomkern umgeht.

Also es ist halt einfach so definiert, dass ein Wasserstoffkern ungefähr das Atomgewicht 1 hat.

Ungefähr, aber nicht genau. Also genau ist es 1,0081.

Jetzt gehen hier vier Wasserstoffkerne ein.

Haben also zusammen ein Atomgewicht von 4,0342.

Der Heliumkerne entsteht hat ein Atomgewicht von 4,0039.

Ziehe ich das davon ab, kriege ich eine Differenz von 3 Hundertstel.

Und diese 3 Hundertstel wandeln sich nach der berühmten einsteinischen Formel, Energie ist gleichmaß, mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat, in diese Energie hier oben.

Das ist also der Massenunterschied zwischen den 4 Protonen und dem Heliumkern, der dann in Energie umgewandelt wird.

Und wo zündet das Ganze? Es zündet im Innersten, da wo die Temperaturen und die Drücke am höchsten sind.

Das ist dann also hier dargestellt. Ich habe hier einen Kern, in dem Wasserstoff in Helium umgewandelt wird.

Die äußere Schicht, was hier weiß dargestellt ist, besteht aus so ursprünglichen Materien.

Die ist also nicht irgendwie verwickelt in diese Fusionsprozesse.

Die chemischen Häufigkeiten, die Elementhäufigkeiten in diesen Schichten ändern sich nicht.

Also um ein Beispiel zu nehmen, nehme ich mal die Sonne her. In der Sonne würde diese Phase, die man als Hauptreinphase bezeichnet, 10 Milliarden Jahre dauern.

Die Sonne ist jetzt knapp 5 Milliarden Jahre alt, also wir haben noch Zeit unsere Rente zu verpassen.

So, aber nach 10 Milliarden Jahren ist der Wasserstoff im Kern aufgebraucht. Was passiert dann?

Dann kontrahiert das ganze Sterninnere weiter. Ich habe jetzt also hier einen Kern aus Helium, der also fürs Wasserstoffbrennen nicht mehr gebraucht werden kann.

Und jetzt erhöhen sich die Dichten und die Temperaturen weiter außen im Stern, so dass jetzt also in einer Schale um diesen Heliumkern auch wieder die Kernfusion einsetzen kann.

Das bezeichnet man als Wasserstoff Schalenbrennen. Also Schalenbrennen ganz einfach, weil man eine Schale hat.

Diese Phase dauert bei der Sonne ungefähr eine Milliarde Jahre. Ist also ein Zehntel von der Hauptreinphase.

Jetzt sammelt sich also diese Schale produziert Helium. Und in dem Maße, wie in der Schale das Helium, der Wasserstoff verbraucht wird,