Du kennst sie sicher aus der Werbung, wo sie gestressten Mamis und Managern angeboten werden: Mineralstoffe (Tagesbedarf >100 mg) und Spurenelemente (Tagesbedarf <100 mg). Diese Einteilung nach dem Tagesbedarf kommt aus der Medizin, denn für einen Physiker sind alle ohne Unterscheidung Elemente! Aber sie sind für uns unglaublich wichtig. Ohne die Mineralstoffe Kalium (K) und Natrium (Na) könnten zum Beispiel keine elektrischen Reize in den Nerven weitergeleitet werden, ohne Calzium (Ca) wären Zähne und Knochen weich und die Muskeln könnten sich nicht zusammenziehen, und Chlor (Cl) brauchen wir zur Bildung der Salzsäure im Magen. Das Spurenelement Fluor (F) dient zur Kariesverhütung, Eisen (Fe) ist für den Sauerstofftransport unerlässlich und lod (I) für die Bildung des Schilddrüsenhormons.

Unter dem Einfluss der Gravitation beginnt sich eine Staubwolke zusammenzuziehen (Abb. 3.13) und wird dabei dichter und wärmer. Wenn die Temperatur etwa 10 Millionen Grad erreicht hat, dann setzt die so genannte Kernfusion ein. Wie der Name vermuten lässt, ist das eine Kernverschmelzung der Atome. Der Prozess der Fusion ist sehr kompliziert, aber eines kann man ganz einfach sagen: Es entstehen dabei erstens enorm viel Hitze und zweitens schwere Elemente bis hin zum Eisen (Abb. 3.29, Kap. 3.6). Eisen entsteht aber nur in sehr massereichen Sternen, weil man Temperaturen von sage und schreibe 3 Milliarden Grad benötigt!

Solange die Kernfusion abläuft, bleibt der Stern stabil!

Solange der Brennstoff nicht ausgegangen ist, halten einander Gravitation und der durch die Hitze entstehende Gasdruck die Waage (Abb. 3.14). Aber irgendwann ist der Brennstoff zu Ende, der Gegendruck sinkt und der Stern fällt in sich zusammen. Keine Angst: Bei der Sonne wird das noch etwa 5 Milliarden Jahre dauern!

Wenn ein Stern mit über 8 Sonnenmasse ausgebrannt ist, dann wird's spektakulär! Weil der Gegendruck durch die Hitze fehlt, stürzt er in sich zusammen und bildet einen unglaublich dichten Kern. Die äußeren Teile prallen an diesem ab und werden mit unermesslicher Wucht ins All geschleudert. Genau genommen geht der Explosion eine Implosion voraus! Auf jeden Fall verteilen sich dabei die im Stern entstandenen Elemente.

• Sternkollaps

Atomkerne stoßen einander natürlich ab, weil sie positiv geladen sind. Durch das Abprallen der Materie können aber Atomkerne einander so nahe kommen, dass die starke Wechselwirkung überwiegt (siehe Kap. 3.6). Auf diese Weise können „Superkerne„ entstehen, die durch Kernverschmelzung in Sternen nicht möglich sind. Fast alle schwereren Elemente als Eisen im Universum, etwa Platin, Gold und sogar Uran, sind auf diese Weise entstanden. Manchmal beginnt der Stern dabei für kurze Zeit so stark zu leuchten wie eine ganze Galaxis! Am Nachthimmel leuchtet dann ein scheinbar neuer, oft vorher unbekannter Stern auf. Deshalb nannte man diese Erscheinung auch Supernova (nova bedeutet neuer Stern). Heute wissen wir, dass hier aber kein Stern geboren wurde, sondern gerade einer stirbt.

Ein besonders aufregendes Ereignis für die Astronomen war 1987 die Supernova in unserer Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke. Zu sehen ist der Stern (links) und die spätere Supernova.

• Physiknobelpreis 2011