Sternhelligkeiten. Die Größenklassen der Sterne. Verdrehte Mathematik

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1 Seite 1 von 5 Spaß Astronomie Sternhelligkeiten Die Größenklassen der Sterne Das System, nach dem in der Astronomie Helligkeiten von Sternen oder anderen Objekten angegeben werden, hat uralte historische Wurzeln und wirkt heute fast komisch. Entstanden ist es in der Antike. Damals glaubte man größtenteils, die Sterne seien an einer kristallenen Hohlkugel namens Sternensphäre befestigt, die sich um die Erde dreht. Dann aber muss man davon ausgehen, dass alle Sterne gleich weit von der Erde entfernt sind. Dass die Sterne dennoch unterschiedlich hell sind, erklärte man sich damit, dass halt die einen größer und die anderen kleiner seien. Ein größeres Feuer sieht aus einer bestimmten Entfernung ja auch nicht unbedingt größer, aber immer noch heller aus als ein kleines. Sternkarte mit Größenklassen Systematisch, wie der Mensch nun einmal ist, dachte er (genauer: der Grieche HIPPARCH war das) sich eine Skala von sechs Größenklassen aus, die sich mit dem Auge leicht unterscheiden lassen. Die hellsten Sterne nehmen dabei die 1. Größenklasse ein. Die schwächsten, die man mit unbewaffnetem Auge gerade noch sehen kann (und Teleskope gabs im Altertum noch nicht), sind am anderen Ende, also 6. Größenklasse. Die übrigen Sterne sind dazwischen verteilt, entsprechend ihrer Helligkeiten. Das ergibt einen Helligkeitsunterschied von ungefähr 2,5 von einer Größenklasse zur nächsten: ein Stern 2. Größe ist 2,5-mal so hell wie ein Stern 3. Größe, der wiederum 2,5-mal so hell ist wie ein Stern 4. Größe. Verdrehte Mathematik Erstens haben also die größten Sterne die kleinsten Zahlen, und zweitens handelt sich um ein logarithmisches Maß: Eine Differenz (plus oder minus) in der Größenklasse bedeutet ein Verhältnis (mal oder durch) in der Helligkeit: Größenklasse

2 Seite 2 von 5 Helligkeit bezogen auf 6. Größe 1 2,5 6, Größenklassen in der Neuzeit Heute wissen wir, dass die Helligkeit, also die Größenklasse, eines Sternes nicht das Geringste mit seiner tatsächlichen (physikalischen) Größe zu tun hat. Kleine Sterne können hell sein und große Sterne eher lichtschwach. Außerdem sind die Sterne unterschiedlich weit von uns entfernt. Sterne, die an sich gleich hell leuchten, können daher sehr unterschiedlich hell erscheinen. Und umgekehrt. Obwohl der Name Größenklasse also sachlich Blödsinn ist, ist das System an sich sehr praktisch und wird deshalb heute noch benutzt. Man hat nur an Stelle des Wortes Größenklasse eine (Pseudo-)Einheit eingeführt: magnitudo, abgekürzt mag oder noch kürzer m (nicht mit Meter verwechseln). Das ist allerdings nichts anderes als das Wort Größe auf Latein. Verbesserungen Abstufung Um Helligkeiten genauer angeben zu können, benutzt man heute eine oder zwei Nachkommastellen. Das hochgestellte kleine m dient dabei als Dezimaltrenner. So kann man auch feine Abstufungen genau erfassen, was zum Beispiel für veränderliche Sterne wichtig Die Sterne des Großen Wagens mit genauen ist. Der berühmte Helligkeiten veränderliche Stern Algol im Perseus ist maximal 2 m 08 hell und verfinstert sich alle 70 Stunden auf 3 m 34. Das Auge kann einen Helligkeitsunterschied von 0 m 1 bei nebeneinander stehenden Sternen gerade eben noch wahrnehmen. Wer will, kann sich mal an den Sternen des Großen Wagens üben. Im Bild rechts habe ich die Helligkeiten eingetragen. Die beiden rechten Sterne des Kastens unterscheiden sich deutlich, während die beiden unteren Kastensterne (Differenz 0 m 07) dem Auge gleich hell erscheinen. Auf jeden Fall sollte auch einem ungeübten Beobachter auffallen, dass der mittlere Stern mit 3 m 31 wesentlich schwächer ist als die anderen sechs.

3 Seite 3 von 5 Umfang der Skala In unserer Zeit reicht die Skala von 1 bis 6 buchstäblich nach oben und unten nicht mehr. Nach oben nicht, weil man mit heutigen Teleskopen noch wesentlich schwächere Objekte beobachten kann, bis etwa 30 m, das ist 3,5 Milliarden Mal schwächer als Sterne 6. Größe. Aber das ist einfach: Man nimmt halt größere Zahlen. Nach unten wird s aber auch schwierig, weil schon für die hellen Fixsterne die Skala nicht ausreicht. Beispiel: Der helle Stern Wega in der Leier ist 2,5- mal so hell wie 1 m 0 und fällt damit aus der klassischen Skala heraus. Was tun? Da war doch was richtig: 2,5-fache Helligkeit heißt Größenklasse minus eins. Wir können für Wega also die Größenklasse 0 m einführen. Sirius, der Hundsstern, ist noch heller machen wir also die Zahl der Größenklasse noch kleiner! Das führt uns in die negativen Zahlen: Sirius ist 1 m 46 hell. Außergewöhnliche Helligkeiten Mit der erweiterten Skala können wir auch die Helligkeiten für Sonne, Mond und Planeten angeben, die zum Teil noch heller als Sirius sind: Sonne 26 m 8 Saturn (Opposition) 0 m 5 Vollmond 12 m 7 Uranus +5 m 58 Venus (maximal) 4 m 3 Neptun +7 m 75 Mars (Perihelopposition) 2 m 6 Pluto (Zwergplanet)) +14 m 9 Jupiter (Opposition) 2 m 5 Komet Halley (2003) +30 m 4 Erinnern wir uns: Sterne bis 6 m kann man (unter optimalen Bedingungen, abseits jeder hellen Straßenbeleuchtung, bei sehr ruhiger Luft und Neumond) mit bloßem Auge gerade noch sehen. Bei Vollmond ist der Himmel so hell, dass man froh sein kann, wenn man Sterne bis 4 m sieht. Aber schon ein einfaches Fernglas zeigt bei dunklem Himmel mühelos Sterne bis 8 m oder 9 m. Neptun z.b. ist mit Fernglas im Gmünder Stadthimmel einwandfrei sichtbar. Generell dauert es etwas, bis man sich daran gewöhnt hat, dass kleinere Zahlen größere Helligkeiten bedeuten ; -) nach oben Absolute Helligkeit Alles, was ich oben geschrieben habe, betrifft die scheinbare Helligkeit, nämlich die Helligkeit der Sterne von der Erde aus gesehen. Diese Helligkeit hängt von mehreren Faktoren ab: der tatsächlichen Helligkeit des Sterns der Entfernung des Sterns von der Erde

4 Seite 4 von 5 von dazwischen liegenden Gas- oder Staubmassen, die das Licht abschwächen Der Hundsstern Sirius zum Beispiel ist nur deshalb so hell, weil er uns sehr nah ist. Im direkten Vergleich mit anderen Sternen, die weiter entfernt sind, wäre der strahlende Sirius eine trübe Funzel. Um anzugeben, wie hell ein Stern tatsächlich leuchtet, unabhängig von Entfernung und Staub, also seine absolute Helligkeit oder absolute Leuchtkraft, muss man einen kleinen Kunstgriff anwenden: Man denkt sich diesen Stern in eine Norm-Entfernung. Die scheinbare Helligkeit in dieser Entfernung (ohne jede Abschattung) ist die absolute Helligkeit des Sterns. Zur Unterscheidung von der visuellen (scheinbaren) Helligkeit wird die absolute Leuchtkraft mit einem großen M abgekürzt. Als Norm-Entfernung hat man willkürlich 10 Parsek gewählt, das sind 32,6 Lichtjahre. Ein Stern, der aus dieser Entfernung 1 m 0 hell erscheinen würde, hat demnach eine absolute Helligkeit von 1 M 0. Die absolute Leuchtkraft des Sirius beträgt +1 M 5. Immerhin. Verschobene Maßstäbe Niemand wird bezweifeln, dass die Sonne sehr, sehr hell ist. Größenklasse (fast) minus 27, also 140 Milliarden mal so hell wie 1 m. Wer direkt hineinschaut, bekommt Augenschäden (ich weiß das, ich hab schon welche, von der partiellen Sonnenfinsternis Oktober 96). Da klingt es verblüffend, dass die absolute Helligkeit der Sonne gerade mal +4 M 6 beträgt. In 10 pc Entfernung, was für Sterne nun wirklich noch keine weite Entfernung ist, wäre unsere stolze Sonne nur noch ein schwaches Lichtpünktchen 5. Größe! Anderes Extrem: Deneb, der Hauptstern des Schwans, ist mindestens 500 pc entfernt und dennoch scheinbar 1 m 2 hell. Seine absolute Helligkeit ist mindestens 7 M. Stünde er in 10 Parsek Entfernung, wäre er so hell, dass man ihn selbst mittags am hellen Tageshimmel noch gut sehen könnte! Nichts Besonderes Die Geschichte der Astronomie ist auch eine Geschichte der Ernüchterung. Standen wir im antiken Weltbild noch im Mittelpunkt der Welt, so wissen wir heute, dass wir uns nicht einmal auf unsere Sonne etwas einbilden können ein stinknormaler kleiner gelber Stern in der Mitte seines Lebens, weder besonders groß noch besonders hell, und dieser Stern steht im Randbereich einer ebenso stinknormalen Galaxis, die zu einem stinknormalen Galaxienhaufen gehört, von denen es eine Menge im All gibt. Das Einzige, was die Sonne auszeichnet, scheint die Tatsache zu sein, dass sich auf ihrem dritten Planeten Leben befindet, das so intelligent ist, dass es sich Gedanken über die Welt machen kann.

5 Seite 5 von 5 Ob wir das einzige intelligente Leben im All sind oder ob es woanders noch welches gibt, werden wir wohl noch auf lange Zeit nicht wissen. Aber, wie mal ein großer Denker sagte: Ich finde den einen Gedanken ebenso faszinierend wie den anderen! nach oben