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Je nach Typ haben Sterne eine Lebensdauer von mehreren hundert Millionen bis zu mehreren zehn Milliarden Jahren. Je größer ein Stern ist, desto schneller verbraucht er seinen Kernbrennstoffvorrat, sodass die langlebigsten Sterne zu den kleinsten gehören. Die Sterne mit der längsten Lebensdauer sind rote Zwerge; Einige sind vielleicht fast so alt wie das Universum.
Rote Zwergsterne
Astronomen definieren einen Roten Zwerg als einen Stern, der zwischen dem 0,08- und 0,5-fachen der Masse der Sonne liegt und hauptsächlich aus Wasserstoffgas besteht. Ihre Größen und Massen sind im Vergleich zu anderen Arten von Sternen sehr klein; Weiße Zwerge, Neutronensterne und andere Arten mögen zwar noch kleiner sein, aber sie haben viel größere Massen. Während seiner normalen Lebensdauer beträgt die Oberflächentemperatur eines Roten Zwergs etwa 2.700 Grad Celsius, heiß genug, um rot zu leuchten. Aufgrund ihrer geringen Größe verbrennen sie ihre Wasserstoffversorgung sehr langsam und es wird vermutet, dass sie zwischen 20 und über 100 Milliarden Jahren leben.
Leuchtkraft und Lebensdauer
Die Lebensdauer eines Sterns hängt von seiner Leuchtkraft oder Energieabgabe pro Sekunde ab. Die gesamte Lebensenergie eines Sterns ergibt sich aus seiner Leuchtkraft multipliziert mit seiner Lebensdauer. Größere Sterne beginnen ihr Leben zwar mit mehr Masse, aber auch ihre Leuchtkraft ist viel größer. Zum Beispiel hat die Sonne, die eine Oberflächentemperatur von 5.600 Grad Celsius (10.000 Grad Fahrenheit) hat, eine gelbe Farbe. Aufgrund seiner höheren Temperatur und seiner größeren Oberfläche strahlt er pro Sekunde mehr Energie aus als ein Roter Zwerg. seine Lebensdauer ist auch kürzer. Astronomen glauben, dass die Sonne, die seit etwa 5 Milliarden Jahren stetig scheint, noch einige Milliarden übrig hat.
Kernfusion
Der Grund, warum Sterne Millionen bis Milliarden von Jahren leuchten, liegt in einem Prozess, der als Kernfusion bezeichnet wird. In einem Stern drücken enorme Gravitationskräfte die leichten Atome im Kern zusammen, bis sie zu schwereren Elementen verschmelzen. Die meisten Sterne verschmelzen Wasserstoffatome und bilden Helium. Wenn einem Stern der Wasserstoff ausgeht, laufen andere Reaktionen ab, bei denen die Elemente zu Eisen werden. Fusionsreaktionen setzen große Energiemengen frei - bis zu 10 Millionen Mal mehr als bei der chemischen Verbrennung. Die Fusionsreaktionen treten jedoch selten auf, sodass der Kraftstoff eines Sterns sehr lange hält.
Lebenszyklus der Sterne
Das Leben der meisten Sterne folgt einem vorhersehbaren Muster; Sie bilden sich zunächst aus Taschen von Wasserstoff und anderen Elementen im interstellaren Raum. Wenn genügend Gas vorhanden ist, ziehen Gravitationskräfte das Material in eine grob kugelförmige Form, und der Innenraum wird durch den Druck der äußeren Schichten dichter. Bei ausreichendem Druck schmilzt der Wasserstoff und der Stern leuchtet. Millionen bis Milliarden Jahre später geht dem Stern der Wasserstoff aus und Helium wird geschmolzen, gefolgt von anderen Elementen. Schließlich ist der Treibstoff des Sterns erschöpft und er bricht zusammen, was zu einer Explosion namens Nova oder Supernova führt. Die Überreste des Sterns können je nach der ursprünglichen Größe des Sterns ein weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch werden. Mit der Zeit kühlen weiße Zwerge und Neutronensterne ab und werden zu dunklen Objekten.