Das frühe Universum war mit seltsamen und mysteriösen Objekten gefüllt. Kurz nach dem Urknall haben sich möglicherweise große Materialwolken direkt zu Schwarzen Löchern entwickelt, ohne dass sie, wie wir heute sehen, zunächst zu Sternen verschmelzen. Pseudogalaxien beleuchteten ein Meer von neutralem Wasserstoff, um das Universum transparent zu machen und Photonen freizusetzen, wo zuvor nichts als Dunkelheit war. Und kurzlebige Sterne, die nur aus Wasserstoff und Helium bestehen, können wie Funken in der Nacht ein- und ausgegangen sein.
Mehr als 13 Milliarden Jahre später hat sich die Materie des Universums in viele Arten von Sternen unterschiedlicher Größe, Helligkeit und Lebensspanne niedergelassen. Aber die Sterne des heutigen Kosmos sind nicht die einzigen Arten von Sternen, die jemals existieren werden. In der fernen Zukunft, in vielen Milliarden oder sogar Billionen von Jahren, könnten seltsame Objekte entstehen, wenn fortgeschrittene Stadien unserer gegenwärtigen Sterne sich in völlig neue Himmelsobjekte verwandeln. Einige dieser Objekte können sogar als Vorboten des Hitzetodes des Universums dienen. Danach ist es unmöglich zu wissen.
Hier sind vier Sterne, die eines Tages existieren könnten - wenn das Universum lange genug überlebt, um sie zu gebären.
Blauer Zwerg
Ein Bild der Sonne, aufgenommen mit dem Extreme Ultraviolet Imager an Bord der STEREO-A, das für das menschliche Auge unsichtbare Bilder in verschiedenen Wellenlängen des Lichts sammelt und blau eingefärbt ist. (NASA / STEREO) Rote Zwergsterne, auch M-Zwerge genannt, gelten als die häufigste Art von Sternen im Universum. Sie sind klein - manchmal nicht voluminöser als ein Gasriesenplanet - und haben eine geringe Masse und Temperatur (für einen Stern). Die kleinsten haben nur etwa die 80-fache Masse des Jupiters, während die Sonne, ein Stern der G-Typ-Hauptsequenz, etwa die 1000-fache Masse des Jupiters hat.
Diese relativ kleinen und kalten Sterne haben jedoch noch etwas zu bieten. Astronomen glauben, rote Zwerge können Billionen von Jahren überdauern und verwandeln Wasserstoff langsam in Helium, was bedeutet, dass einige rote Zwerge schon fast das gesamte Zeitalter des Universums existieren. Ein Stern mit zehn Prozent Sonnenmasse kann fast sechs Billionen Jahre leben, während die kleinsten Sterne wie TRAPPIST-1 laut einer Veröffentlichung von 2005 doppelt so lange leben können. Das Universum ist nur ungefähr 13, 8 Milliarden Jahre alt, also sind rote Zwerge nicht einmal ein Prozent ihrer Lebensspanne.
Im Gegensatz dazu hat die Sonne nur etwa fünf Milliarden Jahre Zeit, bevor sie ihren gesamten Wasserstoffbrennstoff verbrennt und Helium in Kohlenstoff umwandelt. Diese Veränderung wird die nächste Phase der Sonnenentwicklung auslösen, die sich zunächst zu einem roten Riesen ausdehnt und sich dann zu einem weißen Zwerg abkühlt und zusammenzieht - einer elektronenreichen Art von Sternleichen, die wir in der gesamten Galaxie sehen.
In Billionen von Jahren werden auch rote Zwerge beginnen, die letzten Teile ihrer Wasserstoffreserven auszulöschen. Die kühlen kleinen Sterne werden eine Zeit lang außerordentlich heiß und strahlen blau aus. Anstatt sich wie die Sonne nach außen auszudehnen, wird vorhergesagt, dass ein roter Zwerg im Spätstadium nach innen kollabiert. Wenn die Phase der blauen Zwerge vorbei ist, bleibt nur noch die Hülle des Sterns in Form eines kleinen weißen Zwergs.
Schwarzer Zwerg
Das Konzept eines Künstlers eines dunkelbraunen Zwergs, der den schwarzen Zwergen ähnelt, die sich voraussichtlich in Zukunft bilden werden. (NASA / JPL-Caltech) Aber auch weiße Zwerge werden nicht ewig leben. Wenn ein weißer Zwerg seinen eigenen Vorrat an Kohlenstoff, Sauerstoff und frei fließenden Elektronen erschöpft, brennt er langsam aus und verwandelt sich in einen schwarzen Zwerg. Diese theoretisierten Objekte aus elektronendegenerierter Materie erzeugen, wenn überhaupt, nur wenig eigenes Licht - ein wahrer Tod des Sterns.
Diese Zukunft ist das Schicksal von Sternen wie der Sonne - obwohl es Milliarden von Jahren dauert, bis sich ein Stern in einen schwarzen Zwerg verwandelt. Gegen Ende des Lebens der Sonne als Hauptreihenstern (das sind insgesamt etwa 10 Milliarden Jahre, und die Sonne ist jetzt 4, 6 Milliarden Jahre alt) wird sie sich als roter Riese nach außen ausdehnen, möglicherweise bis zur Umlaufbahn der Venus . Das wird noch eine Milliarde Jahre so bleiben, bevor wir ein weißer Zwerg werden. Die NASA schätzt, dass die Sonne etwa 10 Milliarden Jahre lang ein weißer Zwerg bleiben wird. Andere Schätzungen gehen jedoch davon aus, dass Sterne 10 bis 15 Jahre oder eine Billiarde Jahre in dieser Phase verbleiben können. In jedem Fall ist die Zeit, die erforderlich ist, um dieses Stadium zu erreichen, länger als das aktuelle Alter des Universums, sodass keines dieser exotischen Objekte existiert - bis jetzt.
Am Ende des Lebens eines Schwarzen Zwergs wird der einstige Stern Protonenzerfall erfahren und schließlich zu einer exotischen Form von Wasserstoff verdampfen. Zwei 2012 entdeckte Weiße Zwerge sind etwas älter als 11 Milliarden Jahre - das heißt, sie könnten auf dem Weg zur Transformation der Schwarzen Zwerge sein. Allerdings kann eine beliebige Anzahl von Dingen den Prozess verlangsamen, sodass wir sie die nächsten paar Milliarden Jahre im Auge behalten müssen, um zu sehen, wie sie sich entwickeln.
Gefrorener Stern
Das Konzept eines Künstlers eines Magnetars oder eines hochmagnetischen Neutronensterns, der ein bisschen wie ein gefrorener Stern aussieht. (NASA Goddard Space Flight Center) Eines Tages, wenn dem Universum die Materialien für den Kreislauf ausgehen und die meisten leichteren Elemente zu schwereren verschmolzen sind, kann es Sterne geben, die nur so heiß brennen wie der Gefrierpunkt von Wasser. Sogenannte „gefrorene Sterne“ würden bei nur 273 Grad Kelvin (etwa 0 Grad Celsius) kippen, gefüllt mit verschiedenen schweren Elementen, da es im Kosmos an Wasserstoff und Helium mangelt.
Nach Ansicht der Forscher Fred Adams und Gregory Laughlin, die solche Objekte entworfen haben, werden sich über Billionen von Jahren keine gefrorenen Sterne bilden. Einige dieser Sterne können von Kollisionen zwischen substellaren Objekten stammen, die als braune Zwerge bezeichnet werden. Sie sind größer als Planeten, aber zu klein, um sich in Sterne zu entzünden. Gefrorene Sterne hätten trotz ihrer niedrigen Temperaturen theoretisch genug Masse, um eine begrenzte Kernfusion aufrechtzuerhalten, aber nicht genug, um von einem Großteil ihres eigenen Lichts zu scheinen. Ihre Atmosphären können durch Eiswolken verschmutzt sein, wobei ein schwacher Kern eine kleine Menge Energie ausstrahlt. Wenn sie sich theoretisch bilden, ähneln sie eher Braunen Zwergen als wahren Sternen.
In dieser fernen Zukunft werden die größten Sterne nur noch die 30-fache Masse der Sonne haben, verglichen mit den heute bekannten Sternen, die mehr als die 300-fache Masse der Sonne haben. Es wird vorausgesagt, dass die Sterne in dieser Zeit im Durchschnitt viel kleiner sein werden - viele davon sind so klein wie das 40-fache der Masse von Jupiter und lassen kaum Wasserstoff unter der Oberfläche zu Helium sieden. In dieser kalten und fernen Zukunft, nachdem das Universum überhaupt keine Sterne mehr bildet, werden laut Adams und Laughlin die verbleibenden großen Objekte hauptsächlich weiße Zwerge, braune Zwerge, Neutronensterne und Schwarze Löcher sein.
Iron Star
Das Konzept eines Künstlers eines geschmolzenen Himmelskörpers, das vielleicht der Vorstellung ähnelt, wie Eisensterne in Billionen von Jahren aussehen werden. (Iuliia Bycheva / Alamy Stock Foto) Wenn sich das Universum wie derzeit ständig nach außen ausdehnt, anstatt irgendwann nach innen zu kollabieren - und Wissenschaftler nicht sicher sind, was es tun wird -, wird es irgendwann eine Art „Hitzetod“ erleben, bei dem die Atome selbst auseinanderzufallen beginnen . Gegen Ende dieser Zeit können sich einige auffällig ungewöhnliche Objekte bilden. Einer der ungewöhnlichsten könnte der Eisenstern sein.
Während Sterne im Kosmos ständig leichte Elemente in schwerere verwandeln, wird es schließlich eine außergewöhnliche Menge an Eisenisotopen geben - ein stabiles, langlebiges Element. Exotisches Quantentunneln durchbricht das Eisen auf subatomarer Ebene. Dieser Prozess wird schließlich zu Eisensternen führen - riesigen Objekten, deren Masse noch fast vollständig aus Eisen besteht. Ein solches Objekt ist jedoch nur möglich, wenn ein Proton nicht zerfällt. Dies ist eine weitere Frage, für deren Beantwortung der Mensch noch nicht lange genug gelebt hat.
Niemand weiß, wie lange das Universum dauern wird, und unsere Spezies wird mit ziemlicher Sicherheit nicht in der Nähe sein, um die letzten Tage des Kosmos mitzuerleben. Aber wenn wir noch Billionen von Jahren am Himmel leben und beobachten könnten, würden wir sicherlich eine bemerkenswerte Veränderung erleben.
