Freundliche Rote Riesen

Wien. Sie erzeugen das Rohmaterial für erdähnliche Planeten und sind die Zukunft unserer Sonne: Pulsierende Rote Riesensterne sind Thema der bis Freitag in Wien laufenden Tagung, "Why Galaxies Care About AGB Stars", bei der Experten Licht auf eine kurze, aber entscheidende Phase der Sternentwicklung werfen.

Unsere Sonne ist etwa fünf Milliarden Jahre alt. In weiteren fünf Milliarden Jahren wird sie sich auf ihre 1000-fache Größe zu einem Roten Riesenstern aufblähen. Sie wird diesen hochaktiven Zustand 100 bis 200 Millionen Jahre aufrechterhalten, bevor sie zum Weißen Zwerg schrumpft, der über mehrere Milliarden Jahre abkühlt.

Entscheidend sind Pulsierende Rote Riesensterne für den Materiekreislauf des Kosmos. Die im Fachjargon AGB-Sterne genannten Himmelskörper erzeugen nämlich kleine Festkörperpartikel, aus denen später erdähnliche Planeten hervorgehen.

Am Nachthimmel sind Rote Riesen eine Seltenheit. Zwar sind die meisten Sterne sonnenähnlich und werden diese Lebensphase durchlaufen. Da sie aber nur ein paar Promille der Gesamtlebensdauer eines Sterns ausmachen, gehören immer nur ein paar Promille der Sterne am Nachthimmel diesem Typ an. Bisher sind nur 1000 von ihnen gut untersucht.

"Sonnenähnliche Sterne unterliegen über viele Milliarden Jahre hochstabilen Gleichgewichtsprozessen zwischen der Schwerkraft, die nach innen drückt, und der Leuchtkraft, die nach außen strebt. Beim Roten Riesen wird alles instabil, der Stern zerfleddert in eine Situation des Ungleichgewichts, es entsteht eine extrem reichhaltige Struktur", erklärt Thomas Posch vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Das Gezerre nimmt sogar Form an: Wegen der Materienströme in Wechselwirkung mit dem interstellaren Ring können Rote Riesen aussehen wie eine Qualle, oder wie ein Komet.

Im Englischen haben AGB-Sterne (Asymptotic Giant Branch Star) den Spitznamen "red hot vaccuum". Würde man durch die äußeren Schichten durchfliegen, wäre es wie ein Flug durch glühendes Vakuum. Doch im Kosmos ist selbst glühende Hitze relativ. Mit einer Oberflächentemperatur von 3000 Grad Kelvin ist ein Roter Riese nämlich nur halb so warm wie die Sonne. Wäre er heißer, könnte er weder Festkörper-Teilchen noch komplexe Moleküle erzeugen.

"Rote Riesen setzen eine Reihe von chemischen Elementen der Gruppen Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff frei. Selbst submikroskopische Partikel sind bereits Kristalle und damit die Rohstoffe für Diamanten, Rubine oder Saphire. Es ist nicht zufällig, dass Diamanten einen Schmelzpunkt von 2000 bis 3000 Grad Kelvin haben", sagt Posch.

Die Zukunft der Sonne

Ohne diese Prozesse gäbe es keine Planeten wie Mars, Venus und Erde. Allerdings konnten sich die Gesteinsplaneten erst in der nächsten Sternengeneration bilden. Denn der Stern, der sich die Arbeit der Materialherstellung macht, verkümmert zum Weißen Zwerg, Planeten in seiner Umlaufbahn würden ein trauriges Dasein fristen, zumal das einzige Licht, das sie abbekommen würden, ultraviolette Strahlung wäre. Aus diesem Grund wird das Planeten-Rohmaterial in den Weltraum abgegeben und formiert sich erst in der nächsten Stern-Generation zu festen Himmelskörpern. "Unsere Sonne konnte nur deswegen Erde, Venus und Mars im solaren Urnebel bilden, weil davor andere Rote Riesensterne so freundlich waren, das Material bereitzustellen", erklärt Posch.

Astronomen nehmen an, dass im ganz frühen Universum nur Wasserstoff und Helium vorhanden waren, aus denen zwar Sterne und Gasplaneten, aber keine Erden entstehen können. Wäre unsere Sonne kein Stern zweiter Generation, hätte sie Gas-, aber keine Felsplaneten.

Und was geschieht in fünf Milliarden Jahren mit der Erde? Neueren Theorien zufolge wird sie nicht vom Roten Riesen verschluckt werden, sondern an dessen Oberfläche bleiben und schließlich in der Strahlung verdampfen.