Helligkeit der Sterne

Hipparchos und die Magnitude

Beim Blick an den Nachthimmel fällt sofort auf, dass nicht alle Sterne gleich hell sind. Einige sind nicht zu übersehen und dominieren ihre Region am Himmel, während andere mit blossem Auge gerade noch knapp sichtbar sind. Vor ca. 2000 Jahren erstellte der Grieche Hipparchos einen ersten Katalog, in dem er die Sterne in sechs Grössenklassen einteilte. In der 1. Klasse waren die "grössten" Sterne, in der 6. die "kleinsten". Hipparchos ging damals davon aus,  dass allein die Grösse für die unterschiedliche Helligkeit verantwortlich ist. Heute wissen wir, dass dies nur ein Faktor ist, der seine Helligkeit am Nachthimmel bestimmt. 

"Grösse" heisst auf Griechisch "Magnitude" und noch heute benutzen wir diesen Begriff, um die Helligkeit der Sterne (und anderer Himmelskörper) zu beschreiben. Das System wurde jedoch weiterentwickelt und verfeinert. Da man inzwischen genauere Messmethoden kennt, haben wir nun einige Objekte, die heller sind als die erste Magnitude. Sie werden mit negativen Zahlen angegeben. Der hellste Stern am Nachthimmel, Sirius, hat z.B. eine Magnitude von -1.46. Venus erreicht sogar eine Magnitude von -4.67. Auf der anderen Seite gibt es Himmelskörper, die so lichtschwach sind, dass sie erst mit Ferngläsern oder Teleskopen sichtbar werden und daher auch eine Magnitude haben, die höher als 6 ist: Neptun z.B. mit 7.8 oder Pluto mit 13.9.

Scheinbare Helligkeit

Mit Magnituden-Angaben wie -1.46 oder 3.57 geben wir an, wie hell der Stern uns erscheint. Man spricht daher auch von seiner Scheinbaren Helligkeit. Hipparchos ging noch davon aus, dass die unterschiedliche Helligkeit der Sterne einzig mit ihrer Grösse (Magnitude) zusammenhänge. Heute wissen wir: Die Scheinbare Helligkeit wird von drei verschiedenen Faktoren beeinflusst:

  • Die tatsächliche Leuchtkraft eines Sterns: Wie viel Licht strahlt der Stern tatsächlich aus?

  • Die Distanz des Sterns zur Erde: Wie weit ist der Stern von uns entfernt?

  • Eventuelle Verdunkelung des Sterns: Wird das Licht auf dem Weg zu uns durch Gas, Staub, andere Sterne usw. aufgehalten?

Absolute Helligkeit

Um die Helligkeit der Sterne besser miteinander vergleichen zu können, hat man den Begriff der Absoluten Helligkeit geschaffen. Wie hell würden uns die Sterne aus einer einheitlichen Distanz erscheinen? Als Distanz wurden 10 Parsec bestimmt, das entspricht 32.6 Lichtjahren. 

Bei der  Absoluten Leuchtkraft wird unterschieden zwischen der visuellen und der totalen Leuchtkraft. Was mit "visuell" und "total" gemeint ist, erfährst du gleich im nächsten Abschnitt.

Leuchtkraft

Unter Leuchtkraft versteht man, wie viel Licht ein Stern tatsächlich aussendet. Als Vergleichsgrösse dient dabei unsere Sonne und das Symbol dazu ist ein Kreis mit einem Punkt in der Mitte:  ☉

Ein Beispiel: der Stern Altair im Sternbild AQUILA hat eine Leuchtkraft von 10☉, d.h. er leuchtet 10x heller als unsere Sonne. 

Nun gibt es aber für den Menschen sichtbares Licht und auch solches, das wir mit unseren Augen nicht wahrnehmen können. Sehr kurzwellige Strahlung wie Ultraviolett oder langwelligere wie Infrarot bleiben unseren Augen verborgen. Es gibt aber Sterne, die einen grossen Teil ihrer Leuchtkraft genau in diesen Bereichen entwickeln. So leuchtet der Stern Zeta Ophiuchi schon im uns sichtbaren Licht 1000x heller als unsere Sonne. Nimmt man aber seine starke ultraviolette Strahlung dazu, entspricht seine Leuchtkraft dem 18'600-fachen unserer Sonne! Daher unterscheidet man zwischen der visuellen Leuchtkraft und der totalen Leuchtkraft.

Kontrollfragen

Versuche, folgende Fragen in eigenen Worten zu erklären:

  1. Welche drei Faktoren beeinflussen die scheinbare Helligkeit eines Sterns?

  2. Was bedeutet es, wenn die totale Leuchtkraft eines Sterns sehr viel höher ist als die visuelle?

  3. Die schwächsten Sterne bezeichnete Hipparchos mit der Magnitude 6. Wieso haben wir nun in den Verzeichnissen viele Sterne mit Magnitude 7 oder noch schwächer?