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Dinge Erklärt – Kurzgesagt, Das letzte Licht vor der ewigen Dunkelheit – Weiße Zwerge & Schwarze Zwerge

Das letzte Licht vor der ewigen Dunkelheit – Weiße Zwerge & Schwarze Zwerge

. Die Menschheit kann im Universum überleben, solange es eine Energiequelle gibt.

Leider wird das Universum irgendwann sterben, sehr langsam zwar,

über Milliarden Jahre hinweg, aber es wird passieren.

Im Zeitkontext des Universums betrachtet,

existieren Sterne wie unsere Sonne nur sehr kurz.

Zum Glück gibt es aber noch andere Himmelskörper,

die aus der menschlichen Perspektive ewig existieren.

Die Überreste von toten Sternen: Weiße Zwerge.

Sie könnten das Überleben der Menschheit

bis zum Tod des Universums ermöglichen.

Was sind das für merkwürdige Objekte und was passiert,

wenn auch sie eines Tages sterben?

*Intro*

Wie alt ein Stern wird, hängt stark von seiner Masse ab.

Sehr massereiche Sterne brennen z.B. sehr heiß und schnell

und sterben schon nach wenigen Millionen Jahren

mit einer gewaltigen Supernova-Explosion.

Aber das ist die Ausnahme:

97% aller Sterne verbringen ihren Lebensabend als Weiße Zwerge.

Und das kann auf zwei Arten passieren:

Kleine Sterne, sogenannte Rote Zwerge,

brennen über Billionen Jahre aus, bis sie sich schließlich

still und leise in einen Weißen Zwerg verwandeln.

Mittelgroße Sterne wie unsere Sonne sind da interessanter:

Ein Stern ist wie ein riesiger Schnellkochtopf,

der in seinem Innern mit Hilfe von Schwerkraft

Wasserstoff zu Helium fusioniert.

Diese Kernfusion setzt gigantische Mengen von Energie frei,

die nach außen drücken, den Stern gegen die Schwerkraft stabilisieren

und ihn im Gleichgewicht halten.

Ist der Wasserstoff im Kern des Sterns aufgebraucht,

beginnt er aus Helium schwerere Elemente zu fusionieren.

Währenddessen wirft der Stern seine äußeren Schichten ab.

Am Ende dieses Prozesses

hat er mehr als die Hälfte seiner Masse an das All verloren.

Dieses Material erstreckt sich fortan

als spektakulärer Planetarischer Nebel über Millionen km hinweg.

Übrig bleibt nur der ehemalige Kern.

Ein Weißer Zwerg ist geboren.

Ein Relikt des Sterns.

Der ehemalige Stern hatte noch den 100-fachen Durchmesser,

unser Zwerg ist dagegen nur so groß wie die Erde,

hat dabei aber noch die Hälfte seiner ursprünglichen Masse.

Das heißt, dass er eine extrem hohe Dichte hat.

Ein Teelöffel Weißer Zwerg ist etwa so schwer wie ein Auto

und seine Anziehungskraft ist über 100.000 mal größer

als die der Erde.

Würde man versuchen auf ihm zu landen,

würde man sofort zu einer dampfenden Pfütze reduziert werden.

Leben in der Nähe eines Weißen Zwergs ist durchaus vorstellbar.

Allerdings sind die meisten von ihnen ja tote Sterne

und beim Sterben hätten sie vermutlich alle Planeten

in der Umgebung platt gemacht.

Außerdem sind sie so klein, dass ein Planet sie 75 mal

enger umkreisen müsste, als die Erde die Sonne.

Nur dann könnte es flüssiges Wasser geben.

Das hat Vor- und Nachteile.

Zum einen hätte der Planet dann eine gebundene Rotation

und damit eine festgelegte Tag- und Nachtseite.

Leben könnte vielleicht am Übergang

zwischen Tag- und Nachtzone möglich sein.

Andererseits haben Weiße Zwerge einen sehr stabilen Energie-Output

und das macht sie sicherer als so manchen Roten Zwerg.

Das ist zwar alles nur Spekulation,

aber wenn wir einen Weißen Zwerg mit den richtigen Bedingungen

finden würden, könnten wir in seiner Umgebung

viele Milliarden Jahre lang leben.

Aber warum leuchten sie so viel länger als andere Sterntypen?

Weiße Zwerge sind extrem heiß, bis zu 7 mal heißer als unsere Sonne,

und gehören damit zu den heißesten Objekten im Universum.

Aber sie sind nicht besonders aktiv.

Die gesamte Wärme ist in ihrem Inneren gefangen

und kann nicht entweichen.

Nur über die äußerste Schicht kann sie ins All abgeben werden.

Und das All ist ja vor allem leerer Raum,

in dem es keine Wärmeleitung gibt.

Energie kann deshalb nur durch Strahlung entkommen.

Und das ist so ineffizient,

dass Weiße Zwerge Billionen Jahre brauchen um abzukühlen.

Das könnte sie zum letzten Zufluchtsort der Menschheit machen,

zur letzten Lichtquelle in einem sterbenden Universum.

Einigen Schätzungen zufolge könnten Weiße Zwerge

bis zu 100 Milliarden Milliarden Jahre lang leuchten.

Das ist zehn Milliarden mal so lang wie das bisherige Alter

des Universums und liegt so weit in der Zukunft,

dass es keine normalen Sterne mehr geben wird.

Ganze Galaxien sind dann bereits verdampft.

Und erst dann wird der erste Weiße Zwerg

sich in den ersten Schwarzen Zwerg verwandeln.

Wenn das passiert, beginnt damit auch die letzte Hoffnung

für das Leben auszusterben.

Schwarze Zwerge sind inaktive Objekte,

die keine Energie mehr abgeben können.

Sie sind immer noch so massiv, dass man stirbt,

wenn man ihnen zu nahe kommt

und sie haben beinahe die niedrigste Temperatur,

die im Universum möglich ist.

Außerdem sind sie so dunkel, dass sie praktisch unsichtbar sind.

Die letzte Phase des Universums beginnt: der Wärmetod.

Er wird das Universum komplett unkenntlich machen.

Es existiert dann nur noch als stockdunkler, kalter Friedhof,

mit nichts als Schwarzen Löchern und Schwarzen Zwergen,

die über Billionen Lichtjahre verstreut sind.

Wir wissen nicht sicher, was mit Schwarzen Zwergen am Ende passiert.

Sollten Protonen, die wichtige Bestandteile von Atomen sind,

eine begrenzte Lebensspanne haben, dann werden sie langsam

über Billionen Jahre hinweg verdampfen.

Zerfallen Protonen nicht, dann verwandeln sich Schwarze Zwerge

vermutlich irgendwann durch den Tunneleffekt in reine Eisenkugeln.

Wir sprechen hier aber von Zeiträumen,

die man fast schon als unendlich bezeichnen kann.

Diese Eisenkugeln wandern dann einsam durch ein dunkles Universum.

Es wird niemals wieder etwas anderes passieren.

Bis in alle Ewigkeit.

Dieses Szenario ist zwar recht düster,

aber es liegt so weit in der Zukunft,

dass es für uns fast so ist, als ob es niemals passieren wird.

Ganz gleich, was in Milliarden Billionen Jahren passiert,

wir haben das Glück,

jetzt gerade in einem ausgezeichneten Moment zu leben.

Denn wir können noch mit Staunen ein Universum betrachten,

das mit Sternen und Licht und Planeten gefüllt ist.

Und wir haben sogar noch genügend Zeit,

um sie eines Tages zu besuchen.

Untertitel: ARD Text im Auftrag von Funk (2019)

Das letzte Licht vor der ewigen Dunkelheit – Weiße Zwerge & Schwarze Zwerge Το τελευταίο φως πριν από το αιώνιο σκοτάδι - Λευκοί νάνοι & Μαύροι νάνοι The Last Light Before Eternal Darkness - White Dwarfs & Black Dwarfs La última luz antes de la oscuridad eterna - Enanas blancas y enanas negras La dernière lumière avant les ténèbres éternelles - Naines blanches & Naines noires L'ultima luce prima delle tenebre eterne - Nani bianchi e nani neri 永遠の闇の前の最後の光 - 白色矮星と黒色矮星 Ostatnie światło przed wieczną ciemnością - Białe karły i czarne karły A Última Luz Antes da Escuridão Eterna – Anãs Brancas e Anãs Negras Последний свет перед вечной тьмой - Белые карлики и черные карлики Det sista ljuset före det eviga mörkret - Vita dvärgar & Svarta dvärgar Sonsuz karanlıktan önceki son ışık - Beyaz cüceler ve siyah cüceler Останнє світло перед вічною темрявою - білі гноми та чорні гноми 永恒黑暗前最后的曙光——白矮星和黑矮星 永恒黑暗前的最后曙光 - 白矮星与黑矮星

. Die Menschheit kann im Universum überleben, . Mankind can survive in the universe solange es eine Energiequelle gibt. as long as there is an energy source. desde que haja uma fonte de energia.

Leider wird das Universum irgendwann sterben, sehr langsam zwar, Unfortunately, the universe will die at some point, very slowly, Infelizmente, o universo acabará por morrer, muito lentamente mesmo,

über Milliarden Jahre hinweg, aber es wird passieren. for billions of years, but it will happen. ao longo de bilhões de anos, mas isso vai acontecer.

Im Zeitkontext des Universums betrachtet, Considered in the time context of the universe, Considerado no contexto temporal do universo, Рассматривая во временном контексте Вселенной,

existieren Sterne wie unsere Sonne nur sehr kurz. stars like our sun exist only very briefly.

Zum Glück gibt es aber noch andere Himmelskörper, Fortunately there are other celestial bodies Felizmente existem outros corpos celestes

die aus der menschlichen Perspektive ewig existieren. that exist forever from the human perspective. que existem eternamente da perspectiva humana.

Die Überreste von toten Sternen: Weiße Zwerge. The remains of dead stars: white dwarfs. Os restos de estrelas mortas: anãs brancas.

Sie könnten das Überleben der Menschheit You could survive humanity Você poderia salvar a humanidade

bis zum Tod des Universums ermöglichen. allow until the death of the universe.

Was sind das für merkwürdige Objekte und was passiert, What are these strange objects and what happens O que são esses objetos estranhos e o que acontece

wenn auch sie eines Tages sterben? if one day they too die? se eles também morrerem um dia?

*Intro*

Wie alt ein Stern wird, hängt stark von seiner Masse ab. يعتمد عمر النجم بشكل كبير على كتلته. How old a star gets depends heavily on its mass. A idade de uma estrela depende muito de sua massa.

Sehr massereiche Sterne brennen z.B. sehr heiß und schnell على سبيل المثال ، النجوم الضخمة جدًا تحترق بشدة وبسرعة For example, very massive stars burn very hot and fast Por exemplo, estrelas muito massivas queimam muito quente e rápido

und sterben schon nach wenigen Millionen Jahren and die after a few million years e morrer depois de apenas alguns milhões de anos

mit einer gewaltigen Supernova-Explosion. with a huge supernova explosion. com uma enorme explosão de supernova.

Aber das ist die Ausnahme: But that is the exception:

97% aller Sterne verbringen ihren Lebensabend als Weiße Zwerge. 97% of all stars spend their retirement as white dwarfs. 97% de todas as estrelas passam seus anos crepusculares como anãs brancas.

Und das kann auf zwei Arten passieren: And that can happen in two ways: E isso pode acontecer de duas formas:

Kleine Sterne, sogenannte Rote Zwerge, Small stars, so-called red dwarfs, Pequenas estrelas, as chamadas anãs vermelhas,

brennen über Billionen Jahre aus, bis sie sich schließlich burn out over trillions of years until they finally settle down queimam ao longo de trilhões de anos até que finalmente se acalmem

still und leise in einen Weißen Zwerg verwandeln. quietly turn into a white dwarf. silenciosamente se transformando em uma anã branca.

Mittelgroße Sterne wie unsere Sonne sind da interessanter: Medium-sized stars like our sun are more interesting:

Ein Stern ist wie ein riesiger Schnellkochtopf, النجم مثل طنجرة الضغط العملاقة A star is like a giant pressure cooker,

der in seinem Innern mit Hilfe von Schwerkraft the one inside with the help of gravity o de dentro com a ajuda da gravidade

Wasserstoff zu Helium fusioniert. Hydrogen fused to helium. Водород сплавлен с гелием.

Diese Kernfusion setzt gigantische Mengen von Energie frei, This nuclear fusion releases gigantic amounts of energy,

die nach außen drücken, den Stern gegen die Schwerkraft stabilisieren which push outwards, stabilize the star against gravity empurrando para fora, estabilizando a estrela contra a gravidade выталкивая наружу, стабилизируя звезду против гравитации

und ihn im Gleichgewicht halten. and keep it in balance. e mantê-lo equilibrado.

Ist der Wasserstoff im Kern des Sterns aufgebraucht, إذا تم استخدام الهيدروجين الموجود في قلب النجم ، When the hydrogen in the star’s core is used up, Se o hidrogênio no núcleo da estrela for usado,

beginnt er aus Helium schwerere Elemente zu fusionieren. it begins to fuse heavier elements from helium. ele começa a fundir elementos mais pesados do hélio.

Währenddessen wirft der Stern seine äußeren Schichten ab. In the meantime, the star sheds its outer layers. Enquanto isso, a estrela perde suas camadas externas. Тем временем звезда сбрасывает свои внешние слои.

Am Ende dieses Prozesses

hat er mehr als die Hälfte seiner Masse an das All verloren. he has lost more than half of his mass to space. perdeu mais da metade de sua massa para o espaço.

Dieses Material erstreckt sich fortan هذه المادة تمتد من الآن فصاعدا This material now extends Este material estende-se doravante

als spektakulärer Planetarischer Nebel über Millionen km hinweg. as a spectacular planetary nebula over millions of kilometers. como uma espetacular nebulosa planetária ao longo de milhões de km.

Übrig bleibt nur der ehemalige Kern. Only the former core remains. Apenas o antigo núcleo permanece.

Ein Weißer Zwerg ist geboren. A white dwarf is born. Nasce uma anã branca.

Ein Relikt des Sterns. A relic of the star. Uma relíquia da estrela.

Der ehemalige Stern hatte noch den 100-fachen Durchmesser, The former star was 100 times the diameter, A antiga estrela ainda tinha 100 vezes o diâmetro,

unser Zwerg ist dagegen nur so groß wie die Erde, our dwarf, on the other hand, is only as big as the earth, nosso anão, por outro lado, é tão grande quanto a terra,

hat dabei aber noch die Hälfte seiner ursprünglichen Masse. but still has half of its original mass. mas ainda tem metade de sua massa original.

Das heißt, dass er eine extrem hohe Dichte hat. This means that it has an extremely high density. Isso significa que ele tem uma densidade extremamente alta.

Ein Teelöffel Weißer Zwerg ist etwa so schwer wie ein Auto A teaspoon of white dwarf is about as heavy as a car Uma colher de chá de anã branca pesa quase o mesmo que um carro Чайная ложка белого карлика весит примерно столько же, сколько автомобиль

und seine Anziehungskraft ist über 100.000 mal größer and its appeal is over 100,000 times greater e sua atração gravitacional é mais de 100.000 vezes maior

als die der Erde. than those of the earth.

Würde man versuchen auf ihm zu landen, Would you try to land on it Se você tentar pousar nele,

würde man sofort zu einer dampfenden Pfütze reduziert werden. سوف يتحول المرء على الفور إلى بركة تبخير. one would immediately be reduced to a steaming puddle.

Leben in der Nähe eines Weißen Zwergs ist durchaus vorstellbar. Life near a white dwarf is quite imaginable. A vida perto de uma anã branca é bastante concebível. Жизнь рядом с белым карликом вполне мыслима.

Allerdings sind die meisten von ihnen ja tote Sterne However, most of them are dead stars No entanto, a maioria deles são estrelas mortas

und beim Sterben hätten sie vermutlich alle Planeten and if they died they would probably have all the planets e ao morrer eles presumivelmente teriam todos os planetas

in der Umgebung platt gemacht. flattened in the area. achatado na área.

Außerdem sind sie so klein, dass ein Planet sie 75 mal They are also so small that a planet can see them 75 times Além disso, eles são tão pequenos que são 75 vezes um planeta

enger umkreisen müsste, als die Erde die Sonne. would have to orbit closer than the earth the sun. teria que orbitar mais perto do que a Terra orbita o Sol.

Nur dann könnte es flüssiges Wasser geben. Only then could there be liquid water. Só então poderia haver água líquida.

Das hat Vor- und Nachteile. This has advantages and disadvantages. Isto tem vantagens e desvantagens.

Zum einen hätte der Planet dann eine gebundene Rotation For one thing, the planet would have a bound rotation Por um lado, o planeta teria então uma rotação travada Во-первых, тогда планета будет иметь заблокированное вращение.

und damit eine festgelegte Tag- und Nachtseite. and thus a fixed day and night side. e, portanto, um lado fixo do dia e da noite.

Leben könnte vielleicht am Übergang Maybe life could be at the transition A vida poderia estar em transição

zwischen Tag- und Nachtzone möglich sein. between day and night zone. ser possível entre as zonas diurnas e noturnas.

Andererseits haben Weiße Zwerge einen sehr stabilen Energie-Output On the other hand, white dwarfs have a very stable energy output Por outro lado, as anãs brancas têm uma produção de energia muito estável

und das macht sie sicherer als so manchen Roten Zwerg. and that makes them safer than some red dwarfs. e isso os torna mais seguros do que algumas anãs vermelhas.

Das ist zwar alles nur Spekulation, This is all speculation, to be sure, É tudo apenas especulação, Это все только предположения,

aber wenn wir einen Weißen Zwerg mit den richtigen Bedingungen but if we have a white dwarf with the right conditions mas se tivermos uma anã branca com as condições certas

finden würden, könnten wir in seiner Umgebung would find, we could in its environment iria encontrar, poderíamos em sua vizinhança

viele Milliarden Jahre lang leben. live for many billions of years. viver por bilhões de anos.

Aber warum leuchten sie so viel länger als andere Sterntypen? But why do they shine so much longer than other types of stars? Mas por que elas brilham por muito mais tempo do que outros tipos de estrelas?

Weiße Zwerge sind extrem heiß, bis zu 7 mal heißer als unsere Sonne, White dwarfs are extremely hot, up to 7 times hotter than our sun,

und gehören damit zu den heißesten Objekten im Universum. making it one of the hottest objects in the universe. e estão, portanto, entre os objetos mais quentes do universo.

Aber sie sind nicht besonders aktiv. But they are not particularly active. Mas eles não são particularmente ativos.

Die gesamte Wärme ist in ihrem Inneren gefangen All the heat is trapped inside Todo o calor está preso dentro

und kann nicht entweichen. ولا يمكن الهروب. and cannot escape.

Nur über die äußerste Schicht kann sie ins All abgeben werden. لا يمكن إطلاقه إلا في الفضاء عبر الطبقة الخارجية. It can only be released into space via the outermost layer. Può essere rilasciato nello spazio solo attraverso lo strato più esterno.

Und das All ist ja vor allem leerer Raum, And space is mostly empty space

in dem es keine Wärmeleitung gibt. in which there is no heat conduction.

Energie kann deshalb nur durch Strahlung entkommen. Energy can therefore only escape through radiation.

Und das ist so ineffizient,

dass Weiße Zwerge Billionen Jahre brauchen um abzukühlen. أن الأقزام البيضاء تستغرق تريليونات السنين لتبرد. that white dwarfs need trillions of years to cool down.

Das könnte sie zum letzten Zufluchtsort der Menschheit machen, That could make it humanity's last refuge,

zur letzten Lichtquelle in einem sterbenden Universum. to the last source of light in a dying universe.

Einigen Schätzungen zufolge könnten Weiße Zwerge According to some estimates, white dwarfs could

bis zu 100 Milliarden Milliarden Jahre lang leuchten. shine for up to 100 billion billion years.

Das ist zehn Milliarden mal so lang wie das bisherige Alter That is ten billion times as long as the previous age

des Universums und liegt so weit in der Zukunft, of the universe and is so far in the future

dass es keine normalen Sterne mehr geben wird. that there will be no more normal stars.

Ganze Galaxien sind dann bereits verdampft. لقد تبخرت مجرات كاملة بالفعل. Whole galaxies have already evaporated.

Und erst dann wird der erste Weiße Zwerg And only then does the first white dwarf become

sich in den ersten Schwarzen Zwerg verwandeln. turn into the first black dwarf.

Wenn das passiert, beginnt damit auch die letzte Hoffnung When that happens, the last hope begins

für das Leben auszusterben. to die out for life.

Schwarze Zwerge sind inaktive Objekte, Black dwarfs are inactive objects,

die keine Energie mehr abgeben können. which can no longer release energy.

Sie sind immer noch so massiv, dass man stirbt, They are still so massive that you die

wenn man ihnen zu nahe kommt if you get too close to them

und sie haben beinahe die niedrigste Temperatur, and they are almost at the lowest temperature

die im Universum möglich ist. which is possible in the universe.

Außerdem sind sie so dunkel, dass sie praktisch unsichtbar sind. In addition, they are so dark that they are practically invisible.

Die letzte Phase des Universums beginnt: der Wärmetod. The last phase of the universe begins: thermal death.

Er wird das Universum komplett unkenntlich machen. It will make the universe completely unrecognizable. Он сделает вселенную совершенно неузнаваемой.

Es existiert dann nur noch als stockdunkler, kalter Friedhof, It then only exists as a pitch-dark, cold cemetery, Тогда он существует только как кромешная тьма, холодное кладбище,

mit nichts als Schwarzen Löchern und Schwarzen Zwergen, with nothing but black holes and black dwarfs,

die über Billionen Lichtjahre verstreut sind. that are scattered over trillions of light years.

Wir wissen nicht sicher, was mit Schwarzen Zwergen am Ende passiert. We don't know for sure what happens to black dwarfs in the end.

Sollten Protonen, die wichtige Bestandteile von Atomen sind, هل يجب على البروتونات ، وهي مكونات مهمة للذرات ، If protons, which are important components of atoms,

eine begrenzte Lebensspanne haben, dann werden sie langsam have a finite life span, then they become slow

über Billionen Jahre hinweg verdampfen. تتبخر على مدى مليارات السنين. evaporate over billions of years.

Zerfallen Protonen nicht, dann verwandeln sich Schwarze Zwerge If protons do not decay, then black dwarfs change

vermutlich irgendwann durch den Tunneleffekt in reine Eisenkugeln. probably at some point due to the tunnel effect in pure iron balls.

Wir sprechen hier aber von Zeiträumen, We're talking about periods, Ma qui stiamo parlando di periodi di tempo,

die man fast schon als unendlich bezeichnen kann. which you can almost call infinite.

Diese Eisenkugeln wandern dann einsam durch ein dunkles Universum. These iron balls then wander lonely through a dark universe.

Es wird niemals wieder etwas anderes passieren. Nothing else will ever happen again.

Bis in alle Ewigkeit. Forever. Навсегда.

Dieses Szenario ist zwar recht düster, على الرغم من أن هذا السيناريو قاتم للغاية ، This scenario is pretty bleak, Хотя этот сценарий довольно мрачный,

aber es liegt so weit in der Zukunft, but it's so far in the future

dass es für uns fast so ist, als ob es niemals passieren wird. that it’s almost like it’s never going to happen to us

Ganz gleich, was in Milliarden Billionen Jahren passiert, No matter what happens in billions of trillion years,

wir haben das Glück,

jetzt gerade in einem ausgezeichneten Moment zu leben. to live in an excellent moment right now.

Denn wir können noch mit Staunen ein Universum betrachten, Because we can still look at a universe with astonishment,

das mit Sternen und Licht und Planeten gefüllt ist. that is filled with stars and light and planets.

Und wir haben sogar noch genügend Zeit, And we even have enough time,

um sie eines Tages zu besuchen. to visit them one day.

Untertitel: ARD Text im Auftrag von Funk (2019)