Wat voor soort sterren leven het langst?

Afhankelijk van het type hebben sterren een levensduur van honderden miljoenen tot tientallen miljarden jaren. Over het algemeen geldt dat hoe groter een ster is, hoe sneller hij zijn voorraad kernbrandstof opgebruikt, dus de langstlevende sterren behoren tot de kleinste. De sterren met de langste levensduur zijn rode dwergen; sommige zijn misschien bijna net zo oud als het universum zelf.

Astronomen definiëren een rode dwerg als een ster met tussen ongeveer 0,08 en 0,5 keer de massa van de zon en voornamelijk gevormd uit waterstofgas. Hun afmetingen en massa's zijn erg klein in vergelijking met andere soorten sterren; hoewel witte dwergen, neutronensterren en andere soorten misschien nog kleiner zijn, hebben ze een veel grotere massa. Tijdens zijn normale levensduur is de oppervlaktetemperatuur van een rode dwerg ongeveer 2.700 graden Celsius (4.900 graden Fahrenheit), heet genoeg om rood te gloeien. Vanwege hun kleine formaat verbranden ze hun waterstofvoorraad heel langzaam en er wordt aangenomen dat ze van 20 miljard tot meer dan 100 miljard jaar kunnen leven.

De levensduur van een ster is gerelateerd aan zijn helderheid, of energie-output per seconde. De totale energie-output van een ster is de helderheid vermenigvuldigd met zijn levensduur. Hoewel grotere sterren hun leven beginnen met meer massa, is hun helderheid ook veel groter. De zon, die een oppervlaktetemperatuur heeft van 5.600 graden Celsius (10.000 graden Fahrenheit), heeft bijvoorbeeld een gele kleur. Door zijn hogere temperatuur en groter oppervlak straalt hij meer energie per seconde uit dan een rode dwerg; zijn levensduur is ook korter. Astronomen geloven dat de zon, die al zo'n 5 miljard jaar gestaag schijnt, nog enkele miljarden te gaan heeft.

De reden waarom sterren miljoenen tot miljarden jaren schijnen, ligt in een proces dat kernfusie wordt genoemd. Binnenin een ster drukken enorme zwaartekrachten de lichte atomen in de kern samen totdat ze samensmelten om zwaardere elementen te maken. De meeste sterren smelten waterstofatomen samen en vormen helium; wanneer een ster geen waterstof meer heeft, draait hij op andere reacties die de elementen tot ijzer produceren. Fusiereacties geven grote hoeveelheden energie vrij - tot 10 miljoen keer meer dan die geproduceerd door chemische verbranding. De fusiereacties komen echter niet vaak voor, dus de brandstof van een ster gaat erg lang mee.

Het leven van de meeste sterren volgt een voorspelbaar patroon; ze vormen aanvankelijk uit zakjes waterstof en andere elementen in de interstellaire ruimte. Als er voldoende gas aanwezig is, trekken zwaartekrachtskrachten het materiaal in een ongeveer bolvorm en wordt het interieur dichter door druk van de buitenste lagen. Bij voldoende druk versmelt de waterstof en schijnt de ster. Miljoenen tot miljarden jaren later heeft de ster geen waterstof meer en smelt helium samen, gevolgd door andere elementen. Uiteindelijk is de brandstof van de ster uitgeput en stort hij in, wat leidt tot een explosie die een nova of supernova wordt genoemd. De overblijfselen van de ster kunnen een witte dwerg, neutronenster of zwart gat worden, afhankelijk van de oorspronkelijke grootte van de ster. Na verloop van tijd koelen witte dwergen en neutronensterren af ​​en worden donkere objecten.