Ich möchte heute das Rätsel auflösen, da diese Frage bereits seit über einem Monat läuft.
Evelin56 hat richtig geraten.
B ist die korrekte Antwort. Wenn unsere Sonne zu einem schwarzen Loch kollabieren würde, wäre sie maximal 8 Kilometer groß. Wie bereits beschrieben, reicht die Masse der Sonne für so einen Sternentod aber nicht aus. Sie wird höchstwahrscheinlich als weißer Zwerg enden.
Aber wie kann ein Stern, der so viel Masse hat, überhaupt so verdichtet werden, dass er auf 23 oder gar 8 Kilometer schrumpft?
Nun ein Stern ist bereits ein sehr kompaktes Gebilde. Er fusioniert Wasserstoff zu Helium, über 2 Zwischenschritte (Deuterium, sozusagen "Doppelwasserstoff" und Triterium, sozusagen "Dreifachwasserstoff"). Wenn der Wasserstoff aufgebraucht ist, fällt der Strahlungsdruck ab, da kein Fusionsmaterial mehr da ist. Der Stern stürzt zusammen, wird noch kompakter. Dabei steigt auch die Temperatur des Sterns und er beginnt Helium zu Lithium zu fusionieren. Denn Helium braucht mehr Hitze um fusioniert zu werden. Der Strahlungsdruck steigt wieder an. Der Stern ist nun größer als zuvor und hat eine leicht andere Farbe. Das geht nur so lange Helium im Stern vorhanden ist.
Ist dieser aufgebraucht, geht das Spiel von vorn los. Der Strahlungsdruck fällt, der Stern stürzt zusammen, die Hitze steigt, die nächste Fusion von Lithium zu Barium beginnt. Der Stern leuchtet wieder anders und ist wieder ein wenig größer als zuvor. Nach Barium folgen Sauerstoff und Kohlenstoff. Und da ganze geht so lange, bis das meiste Material zu Eisen fusioniert ist. Denn um Eisen zu fusionieren, braucht es mehr Energie als der Stern zur Verfügung hat. Der Stern stirbt quasi an zu viel Eisen. Der Strahlungsdruck fällt ab, der Stern stürzt wieder in sich zusammen. Bis dahin hat er sich durch die verschiedenen Fusionsstufen aber so weit ausgedehnt, dass er ein roter Riese wurde.
Unsere Sonne würde nach aktuellen Berechnungen in ihrer letzten Phase eine Größe erreichen, dass ihre Oberfläche bis an den Jupiterbahn reichen würde. Sie wäre natürlich nicht schwerer als zuvor. Jeder Brennvorgang verbraucht Energie und daher, laut Einstein, auch Masse. Die Sonne würde also heller und größer, aber leichter.
Das klingt sicherlich verwirrend. Aber da eine Fusion immer von einfachen zu komplexeren Atomen hin führt, wächst der Umfang des einzelnen Atoms, auch wenn die Anzahl sinkt. Man braucht beispielsweise vier Wasserstoffatome für ein Heliumatom. Dieses ist das einzige komplexe Atom, dass kleiner ist, als sein Fusionsvorgänger. Danach wird der Umfang nur größer. Das liegt meist aber nicht am Atomkern, sondern an den Elektronen und ihren Bahnen. Man kann es sich vereinfacht vorstellen, wie ein Planetenmodell, wo die Planeten ja den Zentralstern umkreisen. Und komplexe Atome haben mehr Elektronen und diese Elektronen kreisen öfter auch weit außen. Erst dahinter ist das Atom zu Ende und erst da kann ein anderes Atom sein.
Das gilt auch noch für einen weißen Zwerg, der praktisch aus nachglühendem Eisen besteht. Auch er hat noch Atomkerne und Elektronen, die darum sausen. Aber wie ein Kilo Eisen weniger Platz verbraucht, als ein Kilo Federn, so ist der Stern als weißer Zwerg viel kleiner als ursprünglich. Er hat aber noch etwa 50% der Masse. Unsere Sonne wäre dabei aber in etwa so groß, wie die Erde und wäre dabei doch 200 mal schwerer als alle Planeten zusammen.
Ein Neutronenstern besteht aber aus Neutronen. Diese Entstehen bei sehr hohem Druck. Der Druck muss dafür enorm sein. Und das geht nur bei entsprechender Masse. Die Elektronen werden immer weiter Richtung Atomkern gepresst. Dieser besteht ja aus neutral geladenen Neutronen und positiv geladenen Protonen. Ein Neutron entsteht, wenn Proton und das negativ geladene Elektron sich verbinden. Und genau das geschiet bei der Komprimierung zum Neutronenstern. Die Elektronen werden in den Atomkern gepresst, und da es genauso viele Protonen wie Elektronen in einem Atom gibt, entstehen daraus Neutronen. Alle Elektronen und Protonen werden dabei aufgebraucht. Die Elektronenhülle ist damit verschwunden und die Atome können viel dichter gepackt werden. Deshalb schrumpft ein Neutronenstern gewaltig. Unsere Sonne würde als Neutronenstern eben nur 23-25 Kilometer groß sein.
EIn schwarzes Loch aber hat so viel Masse, dass die Neutronen so dicht gepackt werden, dass kaum mehr Platz zwischen ihnen ist. Deshalb wäre die Sonne als schwarzes Loch auch nur 8 Kilometer groß. Viel kompakter kann auch nichts mehr werden.
Schwarze Löcher sind übrigens keine Staubsauger, die alles gnadenlos ansaugen. Sie sind nur besonders dicht. Je näher etwas an seinem Masseschwerpunkt ist, desto schneller muss es sein, um von da auch wieder weg zu kommen. Das nennt man Fluchtgeschwindigkeit. Die ist Nahe einem schwarzen Loch aber so hoch, dass sie die Lichtgeschwindigkeit übersteigt und daher kann selbst Licht nicht von einem schwarzen Loch entkommen. Deshalb ist es schwarz. Das ist der ganze Zauber daran.
Aber wie oben geschrieben:
Evelin56 hat richtig gelegen und darf daher die nächste Fragen stellen.
Aktueller Punktestand ist übrigens:
- Evelin56 - 12 Punkte (9 Punkte durch beantworten, 3 Punkte durch unbeantwortete Fragen)
- Almafan - 11 Punkte (11 Punkte durch beantworten)
vlindertje - 11 Punkte (11 Punkte durch beantworten) - CrazyDJ - 5 Punkte (2 Punkt durch beantworten, 3 Punkt durch unbeantwortete Frage)