Wann tötet uns die Sonne?

Wann stirbt die Sonne? Die kosmischen Phasen einfach erklärt

Physikalisch gesehen stirbt die Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren, wenn ihr Wasserstoffvorrat im Kern erschöpft ist. Für Menschen und höheres Leben auf der Erde endet die Bewohnbarkeit allerdings bereits in rund einer Milliarde Jahre durch die stetig zunehmende Sonnenstrahlung.

Wann stirbt die Sonne wirklich?

Diese Frage berührt unterschiedliche Zeitpunkte, je nachdem, ob man das Ende des Lebens auf der Erde oder den physikalischen Tod des Sterns betrachtet. In etwa fünf Milliarden Jahren wird die Sonne ihren Brennstoff verbrauchen und sterben, doch für uns Menschen wird es auf der Erde schon deutlich früher kritisch.

Unser Zentralgestirn ist aktuell rund 4,57 Milliarden Jahre alt und befindet sich in der Mitte seines Lebenszyklus. Im Kern herrschen Temperaturen von etwa 15 Millionen Grad Celsius, wodurch Wasserstoff zu Helium verschmolzen wird. Doch diese Kernfusion läuft nicht ewig stabil.

Mit jedem Jahr wird die Sonne etwas heller und heißer. Bereits in rund einer Milliarde Jahre steigt die Strahlungsintensität so stark an, dass die Ozeane auf der Erde verdampfen und höheres Leben unmöglich wird - lange bevor der eigentliche Sternentod einsetzt. Es gibt jedoch einen entscheidenden physikalischen Mechanismus im Sonnenkern, der diesen gigantischen Umbruch überhaupt erst auslöst - ich erkläre ihn im nächsten Abschnitt über die Phasen des Sternentods.

Was passiert, wenn die Sonne stirbt? Die Phasen im Detail

Wenn der Wasserstoffvorrat im Zentrum erschöpft ist, durchläuft unser Stern einen dramatischen Wandel über mehrere Millionen Jahre. Er bläht sich zunächst zu einem gewaltigen Roten Riesen auf, stößt seine äußeren Hüllen ab und endet schließlich als extrem dichter Weißer Zwerg.

Selten verläuft ein kosmisches Ende so spektakulär wie bei einem Stern unserer Größenklasse. Hier ist der Auslöser, den ich vorhin erwähnt habe: Sobald der Wasserstoff im Kern aufgebraucht ist, erlischt dort das Fusionsfeuer, und die Schwerkraft drückt das Zentrum gnadenlos zusammen. Durch diesen enormen Druck erhitzt sich die Schicht direkt um den Kern so stark, dass dort das sogenannte Schalenbrennen einsetzt.

Die äußeren Gasschichten werden dadurch massiv nach außen gedrückt. Die Sonne schwillt auf das über 160-Fache ihrer heutigen Größe an. Nichts bleibt verschont. Naja, fast nichts - zumindest im inneren Sonnensystem herrscht dann das pure Chaos, während die Oberflächentemperatur des Sterns sinkt und er rötlich leuchtet.

Die Phase als Roter Riese

In dieser Phase verliert die Sonne durch starke Sternwinde einen erheblichen Teil ihrer Masse. Da ihre Anziehungskraft dadurch schwächer wird, driften die überlebenden Planeten weiter nach außen. Trotzdem reicht die schiere Ausdehnung des Roten Riesen aus, um die innersten Welten zu erreichen. Die Hitze verwandelt Gesteinsplaneten in glühende Lava-Wüsten.

In meiner Arbeit mit astronomischen Modellen - und ich habe unzählige Simulationen zur Sternentwicklung gesehen - ist genau dieser Moment der faszinierendste, weil die Balance zwischen Gravitation und Strahlungsdruck komplett kippt. Viele stellen sich das wie eine plötzliche Explosion vor. Falsch gedacht. Es ist ein langsames, unaufhaltsames Aufblähen, das sich über Hunderte Millionen Jahre hinzieht.

Der Übergang zum Weißen Zwerg

Nachdem auch das Helium im Kern zu Kohlenstoff und Sauerstoff fusioniert ist, geht dem Stern endgültig die Energie aus. Die äußeren Gashüllen lösen sich ab und bilden einen leuchtenden planetarischen Nebel im Weltall. Zurück bleibt nur der ausgebrannte, heiße Kern als Weißer Zwerg, der etwa so groß ist wie die Erde, aber noch einen Großteil der Sonnenmasse in sich vereint.

Welche Planeten überleben den Tod der Sonne?

Das Schicksal der acht Planeten hängt fast ausschließlich von ihrer Entfernung zum Zentrum ab. Während die inneren Gesteinsplaneten Merkur und Venus sicher zerstört werden, haben die äußeren Gas- und Eisriesen gute Chancen, als kalte Welten um den Weißen Zwerg weiterzukreisen.

Bei der Erde sind sich Fachleute tatsächlich nicht zu 100 Prozent einig - lange galt unser Planet als sicheres Opfer, doch neuere Berechnungen zeigen ein knapperes Rennen. Weil die Sonne als Roter Riese Masse verliert, wandert die Erdbahn etwas nach außen. Dennoch ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass die Erde durch Gezeitenkräfte abgebremst und verschluckt wird. Mars hingegen könnte knapp entkommen.

Seien wir ehrlich: Selbst wenn die Erde physisch als verbrannter Gesteinsbrocken übrig bleibt, hat das mit unserer heutigen Welt nichts mehr zu tun. Die Gasriesen Jupiter und Saturn sowie die Eisriesen Uranus und Neptun werden diese Phase überstehen, auch wenn ihre Atmosphären durch die intensive Strahlung stark aufgeheizt werden.

Bedeutung für die Menschheit: Müssen wir uns Sorgen machen?

Für uns heute lebende Menschen besteht durch den natürlichen Alterungsprozess der Sonne keinerlei akute Gefahr. Da selbst die Verdampfung der Ozeane erst in etwa einer Milliarde Jahre einsetzt, liegen zwischen unserer Gegenwart und diesen kosmischen Ereignissen unvorstellbar lange Zeiträume.

Manchmal erwische ich mich selbst dabei, wie ich nachts in den Sternenhimmel blicke und beim Gedanken an diese gewaltigen Zeitskalen ein leichtes Unbehagen im Magen spüre. Es fühlt sich surreal an. Doch in der Realität - und das beruhigt sofort wieder - sind eine Milliarde Jahre evolutionär gesehen eine Ewigkeit.

Vor einer Milliarde Jahren gab es auf der Erde gerade einmal einfache mehrzellige Organismen. Sollte die Menschheit oder ihre Nachfolger in dieser fernen Zukunft noch existieren, bleibt genug Zeit, um andere Welten wie den Mars oder die Eismonde des Jupiters zu besiedeln. Unser Fokus sollte heute definitiv auf kurzfristigen Herausforderungen auf unserem Planeten liegen.

Entwicklungsstadien der Sonne im Überblick

Um den Lebenszyklus unseres Sterns besser einzuordnen, lohnt sich ein direkter Vergleich zwischen dem aktuellen Zustand und den beiden letzten Phasen.

Heutige Sonne (Hauptreihenstern)

• Ermöglicht flüssiges Wasser und vielfältiges Leben
• Gegenwart (Alter rund 4,57 Milliarden Jahre)
• Stabiles Gleichgewicht, Durchmesser rund 1,4 Millionen Kilometer
• Kontinuierliche Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium

Roter Riese

• Erdkruste schmilzt zu Lava oder Planet wird komplett verschluckt
• In etwa 5 Milliarden Jahren
• Aufgebläht auf über das 160-Fache der heutigen Größe, kühlere Oberfläche
• Wasserstoff-Schalenbrennen und spätere Heliumfusion

Weißer Zwerg

• Falls noch existent, eine tote, tiefgefrorene Felswelt
• Nach dem Abstoßen der Gashüllen (in rund 6 bis 7 Milliarden Jahren)
• Extrem kompakter Sternenrest von etwa Erdgröße
• Keine Kernfusion mehr, gibt nur noch Restwärme ab

Beobachtung eines überlebenden Gasriesen beim Weißen Zwerg WD 1856

Ein internationales Astronomenteam untersuchte den rund 80 Lichtjahre entfernten Weißen Zwerg WD 1856, um herauszufinden, was mit Planeten nach dem Tod eines sonnenähnlichen Sterns geschieht. Lange gingen Fachleute davon aus, dass nahe Begleiter bei der Ausdehnung zum Roten Riesen zwangsläufig zerstört werden.

Bei der ersten Auswertung der Teleskopdaten stießen die Forschenden auf ein Rätsel: Ein Planet von der Größe Jupiters umkreiste den ausgebrannten Stern alle 1,4 Tage auf einer extrem engen Bahn. Die Berechnungen ergaben, dass er dort unmöglich die Rote-Riesen-Phase hätte überstehen können, was zunächst für Verwirrung sorgte.

Der Durchbruch gelang durch komplexe Bahnsimulationen. Das Team erkannte, dass der Gasriese ursprünglich viel weiter außen kreiste und erst nach dem Tod des Sterns durch die Schwerkraft anderer Planeten nach innen geschleudert wurde.

Diese Entdeckung bewies erstmals direkt, dass große Gasplaneten den Sternentod überleben und danach sogar neue Umlaufbahnen einnehmen können - ein realistisches Zukunftsszenario für unseren eigenen Jupiter.