Warum sind manche Sterne heller als andere?

Haben Sie schon einmal in den Nachthimmel geschaut und sich gefragt, warum die Sterne alle unterschiedlich aussehen? Sicher, es gibt einige wesentliche Unterschiede in ihrer Zusammensetzung, Größe und Entfernung, aber sie sind auch weit genug entfernt, dass es so aussieht, als wären diese Dinge ziemlich unbedeutend.

Im Laufe dieses Leitfadens werden Sie feststellen, dass dies nicht der Fall ist, und dass all diese kleinen Unterschiede zusammengenommen das Aussehen der Sterne verändern, wenn wir sie beobachten.

Wir werden einen Blick auf die Hauptgründe werfen, warum einige Sterne am Nachthimmel heller sind als andere.

Warum sind manche Sterne heller als andere?

Die einfache Antwort ist, dass sich jeder Stern in Bezug auf seine Zusammensetzung und Größe unterscheidet, was bedeutet, dass er mehr oder weniger Licht und Licht unterschiedlicher Wellenlängen aussendet. Ein Stern, der mehr Licht aussendet, kann mit seinem Licht weiter in den Weltraum hinausstrahlen als ein Stern, der weniger Licht aussendet.

Auch die Entfernung ist ein wichtiger Faktor, da das Licht je nach Entfernung des Sterns mehr oder weniger gestreut wird. Dies sind die Gründe, warum manche Sterne heller sind als andere. Es gibt aber auch einige wichtige Details, die man bei der Messung des Lichts von Sternen beachten sollte, und wie wir dies im Laufe der Geschichte getan haben.

Messung der Helligkeit von Sternen

Hipparchus, ein griechischer Astronom aus dem zweiten Jahrhundert v. Chr., war der erste Mensch, der die Sterne nach ihrer Helligkeit klassifizierte. Dabei handelte es sich jedoch um einen einfachen Katalog. Die eigentliche Grundlage für unser heutiges Helligkeitssystem bildete eine von Ptolemäus aufgestellte Skala.

Ptolemäus' Skala bestand aus sechs Größenklassen, wobei Sterne der ersten Größenklasse die hellsten und Sterne der sechsten Größenklasse die schwächsten waren. Im Laufe der Zeit wurde das Magnitudensystem weiter verfeinert, insbesondere im 16. Jahrhundert, als die Teleskope entwickelt wurden.

Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit waren wir in der Lage, Sterne zu sehen, die schwächer als die sechste Größenklasse waren, und so wurden neue Größenklassen geschaffen. Schließlich wurde die Regel entwickelt, dass ein Unterschied von fünf Magnituden ein exakter Helligkeitsunterschied im Maßstab 100 zu 1 ist.

Denken Sie daran, dass die Helligkeit auch zur Messung der Helligkeit anderer Sonnenobjekte verwendet werden kann. Die Internationale Raumstation hat zum Beispiel eine Helligkeit von -6 Magnituden, der Mond hat eine Helligkeit von -13 Magnituden und die Sonne hat eine Helligkeit von -27 Magnituden.

Die Wega, der fünfthellste Stern am Nachthimmel, wurde als Grundlage für die Helligkeit verwendet und hatte deshalb früher eine Helligkeit von 0. Im Laufe der Zeit konnten wir jedoch die Helligkeit entfernter Sterne genauer bestimmen, und die Wega hat jetzt eine Helligkeit von 0,3.

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Scheinbare Größenordnung

Ein Fehler in diesem System besteht darin, dass wir die wahre Helligkeit der Sterne nicht sehen, weil wir uns auf der Erde befinden. Das liegt daran, dass die scheinbare Helligkeit von etwas, das wir sehen, davon abhängt, wie nahe wir ihm überhaupt sind. Wie wir bereits erwähnt haben, beeinflusst die Entfernung eines Sterns, wie hell er für uns ist.

Stellare Objekte, die sich näher an der Erde befinden, können für uns heller erscheinen als stellare Objekte, die in Wirklichkeit heller sind, aber weiter von uns entfernt. Ein gutes Beispiel ist die Tatsache, dass die Venus eines der hellsten Objekte am Nachthimmel ist (heller als jeder Stern), aber die Venus ist ein Planet, der in Wirklichkeit nicht annähernd so hell ist wie ein Stern.

Andererseits kann ein stellares Objekt, das uns schwach erscheint, in absoluten Zahlen extrem hell sein, aber vielleicht zu weit entfernt sein, um seine wahre Helligkeit zu erkennen. In den meisten Fällen ist die scheinbare Helligkeit in Amateurastronomiekreisen ausreichend, da die Berechnungen weniger komplex sind.

In der professionellen Astronomie gibt es jedoch Formeln und Geräte, mit denen Astronomen bestimmen können, wie hell etwas wirklich ist. Dies wird als absolute Helligkeit bezeichnet.

Absolute Größenordnung

Die absolute Helligkeit gibt uns einen Bezugspunkt, den wir nicht haben, wenn wir die Sterne von der Erde aus betrachten. Da wir die Helligkeit von Sternen von einem bestimmten Punkt aus messen müssen, wird die absolute Helligkeit als die Helligkeit eines Objekts standardisiert, wenn wir es aus einer Entfernung von 10 Parsec (32,6 Lichtjahre) betrachten würden.

Der erste Teil der Berechnung besteht in der Bestimmung der Lichtwellenlänge, die für die Messung verwendet wird. Aufgrund der Leistung jedes Sterns kann die Helligkeit eines Sterns je nach der Wellenlänge des Lichts, bei der die Messung vorgenommen wird, variieren. Das liegt daran, dass einige Sterne mehr Licht einer bestimmten Wellenlänge ausstrahlen, während andere Sterne weniger davon abgeben.

Bei einer Messung der absoluten Helligkeit bedeutet dies, dass ein Astronom die genaue Wellenlänge des Lichts, das er für die Messung verwendet hat, angeben muss. Außerdem muss man berücksichtigen, wie empfindlich das Messgerät ist, das für die Messung verwendet wird. Im Laufe der Zeit werden diese Geräte immer empfindlicher.

Veränderliche Sterne

Der letzte Punkt, den es zu beachten gilt, ist, ob ein Stern veränderlich ist oder nicht, was bedeutet, dass sich seine Helligkeit mit der Zeit ändert. Es gibt über 100.000 Sterne, die wir katalogisiert haben, die veränderlich sind, und sogar die Sonne in unserem Sonnensystem ist veränderlich, wobei sich ihre Helligkeit alle 11 Jahre um etwa 0,1 % ändert.

Die Geschwindigkeit, mit der die Helligkeit eines Sterns schwankt, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, und es gibt sowohl langfristig veränderliche Sterne als auch kurzzeitig veränderliche Sterne. Da die meisten Sterne langfristig in ihrer Helligkeit variieren, sind die kurzzeitigen Sterne für Astronomen am interessantesten zu untersuchen.

Bei diesen Sternen gibt es zwei Formen der kurzfristigen Variabilität. Die erste ist intrinsisch, d. h. die Sterne variieren aufgrund ihrer eigenen Zusammensetzung und Gründe. Die andere ist extrinsisch, was bedeutet, dass andere Sonnenkörper kommen und den Stern heller oder dunkler erscheinen lassen.