Was passiert, wenn die Sonne explodiert?

Würde die Sonne als Supernova explodieren, wäre der Erde ein schreckliches Ende beschieden. Zum Glück wird es nicht so weit kommen.

Die gute Nachricht zuerst: Die Sonne kann nicht explodieren, dazu hat sie zu wenig Masse. Im Universum können nur sehr große Sterne mit einer Anfangsmasse von mehr als etwa acht Sonnenmassen ihr Leben in einer Supernova-Explosion beenden, wenn sie ihren nuklearen Brennstoff verbraucht haben. Dabei sprengen sie ihre äußere Gashülle ab, zugleich kollabiert ihr Kern unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft, wobei ein kompaktes Objekt wie ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch entsteht. In der Regel enden blaue oder rote Überriesen auf diese Art.

Unsere Sonne, ein kleiner, gelber Stern, weist eben nur eine Sonnenmasse auf. Das ist viel zu wenig für einen Feuertod. Ihr ist deshalb ein anderes Ende beschieden. Gegen Ende ihres Daseins wird sie sich zuerst zu einem Roten Riesenstern aufblähen und danach zu einem Weißen Zwerg schrumpfen, der langsam im All verglimmt.

Lichthelle Nächte
Dennoch hat der Geophysiker Steven Dutch von der University of Wisconsin in einem Gedankenexperiment durchgerechnet, was geschehen würde, wenn die Sonne in einer finalen Explosion detoniert. Damit wollte er seinen Studenten verdeutlichen, wie gewaltig solche Explosionen sind. Sie zählen zu den gewaltigsten Ereignissen im Universum. Ein auseinanderstiebender Sternenriese setzt ein paar Tage lang so viel Energie frei wie die ganze übrige Galaxie mit ihren Abermilliarden Sternen, in der er detoniert.

Dutch nimmt in seinem Szenario an, dass eine typische Supernova etwa zehn Milliarden Mal heller leuchtet als die Sonne. Eine Supernova, die in einer Distanz von zehn Parsec detoniert (dieses astronomische Entfernungsmaß entspricht 32,6 Lichtjahren), besäße noch 0,1 Prozent der Sonnenhelligkeit und erschiene am Himmel 1600-mal heller als der Vollmond.

Menschen würden einfach verdampfen
Würde die Sonne unvermutet zur Supernova werden, träfe acht Minuten später eine ungeheure Strahlenflut die Erde. Dies ergibt sich aus der Entfernung der Erde zu unserem Mutterstern von 150 Millionen Kilometern, was acht Lichtminuten entspricht. Das für uns sichtbare Firmament hat eine Fläche von 20,62 Quadratgrad. Die Sonnenscheibe überdeckt am Himmel 0,2 Quadratgrad. Folglich bräuchte es etwas über 100 000 Sonnen, um den ganzen Himmel zu bedecken. Nun müsse man sich vorstellen, so Dutch, dass jede davon 100 000 Mal heller ist als unsere Sonne, dann lasse sich die Leuchtkraft des eintreffenden Supernova-Blitzes erahnen.

Sehen könne diese Lichtflut aber kein Mensch. Denn unsere Lichtsensoren im Auge würden sofort überladen, und noch bevor das von ihnen ausgesandte Nervensignal das Gehirn erreicht, wären die Körper der Menschen auf der Tagseite der Erde verdampft. Die dabei auf unseren Planeten eingestrahlte Energie entspricht der Detonation von 40 000 Megatonnen (1 Megatonne = eine Million Tonnen) des konventionellen Sprengstoffs TNT – pro Sekunde. Die Sprengkraft aller auf der Erde vorhandenen Kernwaffen liegt bei wenigen zehntausend Megatonnen und erreicht damit ungefähr die gleiche Größenordnung. Deshalb würde die Supernova-Explosion der Sonne für einen Beobachter so wirken, als ginge dieses Arsenal in einer Entfernung von einem Kilometer im Sekundentakt hoch. Dieser Strahlungsfluss hält mehrere Tage an, bevor er auf ein Niveau von einer Milliarde Sonnenleuchtkräfte absinkt. Dieses bleibt dann weitere 100 Tage erhalten.

Was passiert auf der Nachtseite?
Die Strahlenflut heizt die Erde auch auf. Ihre Durchschnittstemperatur liegt bei etwas über null Grad Celsius oder 270 Kelvin. Da die Temperatur der vierten Wurzel des Strahlungsflusses proportional ist, steigt sie laut Dutch bei einer um den Faktor zehn Milliarden verstärkten Sonnenhelligkeit um das 316-fache. Die Erde erhitzt sich somit auf 85 000 Kelvin. Damit ist sie 15-mal heißer als die Sonnenoberfläche. Bei diesen höllischen Temperaturen verdampft jedes bekannte Material.

Auf der Nachtseite der Erde hätten die Menschen ebenfalls keine Überlebenschance, auch sie würden recht schnell gegrillt. Was geschehen würde, schildert der US-Astrophysiker anhand der Science-ficition-Geschichte „The Inconstant Moon“ von Larry Niven. Darin beobachten die in den USA angesiedelten Protagonisten, wie der Mond eines Nachts unerklärlich hell wird. Sie erkennen, dass die Sonne viel heller strahlt. Ursache war eine titanische Eruption auf unserem Zentralgestirn, die alles Leben auf der Tagseite verdampfte, jedoch rechtzeitig vor Sonnenaufgang wieder erlosch, so dass Amerika ungeschoren davonkam.

Überhitzte Erde – Überleben in Schutzbunkern
Bei einer Supernova-Explosion der Sonne hätten die Menschen auf der Nachtseite nicht so viel Glück. Sie würden zwar bemerken, dass der Mond heller wird, und zwar um das 10 000-fache. Die Strahlung, die er zur Erde reflektiert, heizt die Oberfläche auf 2700 Kelvin. Diese Temperatur herrscht auf der Oberfläche eines Roten Zwergsterns, auch bei der Atombombenexplosion von Hiroshima war es am Boden so heiß. In geeigneten Schutzräumen wie Banktresoren oder den Silos von Atomraketen könnten Menschen eine Weile überleben. Doch irgendwann geht auch dort die zur Supernova mutierte Sonne auf. Bei Neumond erwärmt sich die Erde durch die Strahlung, die unser Nachbarplanet Venus reflektiert, auf immer noch 430 Kelvin. Auch der Staub, der durch das Sonnensystem schwirrt, wirft das gleißende Sonnenlicht zur Erde. Dieser Effekt bewirkt eine Aufheizung von 1000 Kelvin.

Lichtteilchen sind zwar masselos, können aber doch einen Impuls – und damit Energie – übertragen. Die auf die Erde einstürmende Strahlung übt dabei so viel Druck aus, dass der normale Luftdruck um 50 Prozent steigt. Weil sich die Atmosphäre dabei erhitzt, dehnt sie sich schlagartig aus. Dadurch entstehen Schockwellen, die um die Erde jagen und Teile ihrer Gashülle ins All hinausreißen.

Die Erde würde zur Gaswolke
In diesem Inferno hätte unser Planet nicht lange Bestand. Alle Materie, auch harte Gesteine wie Olivin, zerfallen in ihre Moleküle. Die Strahlung verdampft die Erdkruste mit einer Rate von einigen Hundert Metern pro Sekunde. Theoretisch kann die eingestrahlte Energie den Erdball in 100 000 Sekunden – also ungefähr an einem Tag – in eine auseinander fliegende Gaswolke verwandeln. Praktisch dauert dieser Prozess wohl mehrere Tage, da ein Teil der Energie ins All zurückgestrahlt oder mit den verdampfenden äußeren Gesteinsschichten abtransportiert wird. An der Vernichtung unserer kosmischen Heimat würde nicht nur das zuerst heranrasende Licht mitwirken, sondern auch die nachfolgenden von der Sonne ausgeschleuderten Gasmassen. Ihre Wirkung, so Dutch, gliche der „eines Sandstrahlgebläses auf einen Keks“.

Das Vernichtungswerk der detonierenden Sonne endet nicht bei den inneren Planeten: Überhaupt kein Trabant überlebt, nicht einmal der äußerste, der Zwergplanet Pluto. Zwar ist er 40-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Doch die Strahlenflut heizt die Eiswelt auf 13 000 Kelvin, etwa das 2,5-fache der Sonnenoberfläche. Das reicht, um den überwiegend aus Eis und Staub bestehenden Himmelskörper in seine Bestandteile aufzulösen. Soll sich die Hitze auf 2000 Kelvin beschränken, was zumindest die Gesteinsanteile eines Planeten überstehen dürften, müsste er 45-mal so weit von der Sonne entfernt sein wie Pluto. Da mag es tröstlich erscheinen, dass eine echte Supernova – also die Explosion eines Riesensterns – gewiss kein intelligentes Leben vernichtet: Diese Monstersonnen leben nur einige Dutzend Millionen Jahre, was viel zur kurz ist für eine biologische Evolution, so sie denn überhaupt Planeten besitzen.

Die von Steven Dutch akribisch kalkulierte Apokalypse bleibt der Erde und der Menschheit zum Glück erspart. Ein pädagogisches Ziel aber hat der Hochschullehrer erreicht. „Die dramatischen Ereignisse, die ich meine Studenten durchrechnen ließ, waren für sie viel interessanter als andere Rechenaufgaben“, freut er sich. „Viele waren sichtlich beeindruckt.“
www.focus.de Von FOCUS-Redakteur Michael Odenwald