Sterndaten richtig lesen und verstehen

Vielleicht hast du schonmal genauere Informationen oder Koordinaten von einem bestimmten Stern nachgelesen und dabei festgestellt, dass es eine Vielzahl an Daten gibt, die manchmal gar nicht so leicht zu verstehen sind. Im Folgenden möchten wir dir einen Überblick über die wichtigsten Grundlagen rundum die Sterne geben.

Himmelskoordinaten

Um die Position eines Sterns am Himmel genauer zu bestimmen, wird ein Koordinatensystem verwendet, das auf die Himmelskugel projiziert wird. Dieses System teilt den Himmel in Längenkreise und Breitenkreise ein, ähnlich wie bei geografischen Koordinaten auf der Erde. Die Längenkreise auf der Himmelskugel werden als Rektaszension (RA) bezeichnet und die Breitenkreise als Deklination (DEC). Zusammen bilden sie die genaue Position eines Sterns am Himmel.

Für die Messung wird der Himmel in Grade aufgeteilt. Der gesamte Himmel einmal um die Erdkugel herum entspricht 360°, während eine halbe Runde 180° sind. Das bedeutet, dass der Weg vom nördlichen bis zum südlichen Himmelspol 180° gleichen. Gemessen von einem der Himmelspole bis zum Himmelsäquator sind es hingegen 90°.

Die Rektaszension RA entspricht dabei der Länge auf der Erde, gemessen entlang des Äquators, und wird in Stunden, Minuten und Sekunden angegeben. Sie zeigt, wie weit östlich oder westlich sich ein Stern befindet. Der volle 360° Kreis wird in 24 Stunden aufgeteilt, wobei eine volle Stunde 15° entsprechen. Diese Grade werden üblicherweise als Winkel α angegeben.

In dem Koordinatensystem der Erde wird Greenwich in England als 0° Punkt angegeben, der Nullmeridian im Himmel ist anders definiert. Dort wird als Bezugsquelle der Frühlingspunkt genutzt, also der Zeitpunkt, an dem die Sonne den Himmelsäquator kreuzt. Dies findet jährlich am 21. oder 22. März statt. Dieser Tag wird auch als Tagundnachtgleiche bezeichnet, weil die Sonne genau zur Mittagszeit senkrecht über dem Äquator steht und somit Tag und Nacht gleich lang sind. Der Nullmeridian liegt derzeit im Sternbild Fische und wird sich aufgrund der Präzessionsbewegung der Erde in den nächsten Jahrtausenden weiter in Richtung Westen verschieben. Von diesem Punkt aus wird in Richtung Osten gemessen.

Die Deklination DEC (oder δ) entspricht der geografischen Breite, gemessen vom Äquator aus in Grad und Minuten. Sie gibt also an wie weit nördlich oder südlich ein Stern liegt. Der Himmelsäquator bildet dabei stets die Linie mit 0°, während der Himmelsnordpol +90° entspricht und der himmlische Südpol mit -90° angegeben wird. Die zwischenliegenden Kreise, werden Parallelkreise genannt. Die Grade der Deklination entsprechen exakt den Breitengraden des Koordinatensystems der Erde.

Schauen wir uns einmal die Koordinaten des Sterns Alioth im Sternbild Großer Bär an. Er hat die folgenden Koordinaten: RA: 12h 55m 05,15s DEC: 55° 57‘ 08,6“
Anhand Koordinaten wissen wir, dass der Stern, gesehen vom Frühlingspunkt, etwa 180° östlich senkrecht zur Erde steht. Die Deklination besagt, dass er ungefähr 55° nördlich des Äquators seinen Zenit erreicht.

Größenklasse und Helligkeit

Die sogenannte Photometrie beschäftigt sich mit der Lichtstärke und kann heute dank modernster Geräte sehr genau das Licht von Objekten messen. In der Astronomie wird die Helligkeit von Sternen in Größenklassen und in der Maßeinheit Magnitude (mag) angegeben.

Die Sterne werden in sechs Größenklassen eingeteilt, eine Methode, die aus der antiken Astronomie stammt. Die 15 hellsten Sterne wie Antares oder Regulus wurden als Sterne erster Größenklasse festgelegt, während die gerade noch mit bloßem Auge sichtbaren Sterne der sechsten Größenklasse angehören. Die Skala ist nicht linear, jedoch lässt sich feststellen, dass ein Stern der sechsten Größenklasse rund hundertmal dunkler ist als ein Stern der ersten Größenklasse.

Eine genauere Angabe bietet die sogenannte Magnitude (mag). Sie wird in stufenlosen Zahlen angegeben und kann sowohl negativ als auch positiv sein. Je kleiner die Zahl, desto heller ist der Stern.

Letztlich wird die Helligkeit eines Sterns mit einer scheinbaren und einer absoluten Helligkeit angegeben. Die scheinbare Helligkeit stellt dabei die Leuchtkraft dar, die wir von der Erde aus wahrnehmen. Dies kann mit dem bloßen Auge oder auch durch professionelle Ausrüstung, wie einem Teleskop, sein. Aufgrund von interstellarer Materie, wie Gas und Staub, und weiteren Faktoren, wie die Distanz des Sterns zur Erde, wird jedoch Licht gefiltert, sodass wir nicht die tatsächliche Leuchtkraft eines Sterns erkennen können.

Aufgrund dessen hat jeder Stern auch eine absolute Helligkeit. Sie zeigt die Leuchtkraft an, die ein Stern besitzt, wenn er genau 33 Lichtjahre von der Erde entfernt wäre. Dies ist wichtig für die Vergleichbarkeit von verschieden Objekten.

Der Vergleich zwischen den Sternen Sonne und Sirius verdeutlich dies. Der für uns hellste Stern, die Sonne, hat nur eine absolute Helligkeit von rund 4,86 mag, während der Stern Sirius mit rund -1,33 mag deutlich heller leuchtet. Dieser für uns optisch nicht erkennbare Unterschied, liegt daran, dass die Sonne mit etwa 150 Millionen Kilometern deutlich näher an der Erde liegt als Sirius mit ungefähr 8,6 Lichtjahren.

Entfernung

Für die Angabe der Distanzen reichen häufig unsere irdischen Maßeinheiten, wie beispielsweise Kilometer, nicht aus. Schauen wir uns die Entfernung des Mondes und der Sonne zur Erde an, wird dies schnell deutlich. Der Mond liegt mit rund 400.000 Kilometer noch recht nach von der Erde entfernt, die Sonne hingegen hat schon einen Abstand von etwa 150 Millionen Kilometern. Aufgrund dessen werden in der Astronomie andere Messgrößen genutzt, dazu zählen unter anderem die Astronomische Einheit, das Lichtjahr und die Parsec.

Die Astronomische Einheit (kurz: AE, engl. AU) wird mit 149.597.870 Kilometer festgelegt. Dies gleicht genau dem mittleren Abstand, den die Erde zur Sonne hat.

Ein Lichtjahr (kurz LJ, engl. LY) entspricht hingegen 9.460,5 Milliarden Kilometern, was wiederum 63.240 AE sind. Ein Lichtjahr entspricht der Strecke, die das Licht innerhalb eines Jahres zurücklegt. Sie wird häufig bei der Angabe der Distanz eines Sternes genutzt. Die Entfernung des Sterns Canopus ist beispielsweise mit 309,15 ± 15,58 LJ angegeben. Die erste Zahl gibt den Abstand zur Erde an und die zweite Zahl zeigt die vorhandene Messungenauigkeit. Die Distanz von 309,15 LJ kann also um 15,58 LJ nach unten oder oben abweichen.

Die Parsec (kurz: PC), auch Parallaxensekunde genannt, entspricht etwa 3,262 LJ. Sie wurde entwickelt, um die Entfernungen zwischen Sternen und anderen Himmelskörpern im galaktischen Maßstab zu messen. Der Name "Parsec" ist eine Abkürzung für "parallax second" (dt. Parallaxensekunde). Die Entfernung zu einem Objekt wird gemessen, indem man die scheinbare Verschiebung des Objekts im Laufe eines Jahres misst, wenn man es aus verschiedenen Positionen im Orbit der Erde betrachtet. Ein Objekt, das eine Parallaxe von einer Bogensekunde hat, ist 1 Parsec entfernt. Diese Einheit ist besonders nützlich, um Entfernungen innerhalb unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, zu messen.

Spektralklasse und Sterntyp

Der Spektraltyp eines Sterns ist eine Klassifizierung, die auf der Absorption von Licht basiert, die durch die chemischen Elemente in der Atmosphäre des Sterns hervorgerufen wird. Die Spektralklassifikation teilt Sterne in sieben Haupttypen ein: O, B, A, F, G, K und M, wobei O-Sterne die heißesten und M-Sterne die kühlsten sind. Jeder dieser Typen hat Untergruppen, die sich durch die Details der Absorptionslinien unterscheiden. Der Spektraltyp eines Sterns gibt somit Aufschluss über dessen Temperatur, chemische Zusammensetzung und Entwicklungsstadium.

Der Stern Alpha Centauri A hat beispielsweise die Spektralklasse G2 V. G2 bezieht sich auf die Farbe und Temperatur des Sterns. Es bedeutet, dass der Stern weißlich-gelb leuchtet und seine Oberflächentemperatur etwa 5.500 Grad Celsius beträgt. V ist die Leuchtkraftklasse des Sterns und steht für Hauptreihenstern, auch bekannt als Zwergsterne. Hauptreihensterne wie die Sonne fusionieren Wasserstoff im Kern und haben eine relativ stabile Größe und Leuchtkraft. Daher ist die Spektralklasse G2 V typisch für Sterne wie die Sonne.

Neben dieser Klassifizierung wird außerdem angegeben, ob es sich um einen Einzelstern oder um ein Mehrfachsystem handelt. Sogenannte Mehrfachsysteme, sind mehrere Sterne die gemeinsam auftreten und eine gravitative Abhängigkeit aufweisen.

Bezeichnungen und Katalogisierung

Sterne werden unter verschiedenen Namen und Nummern in wissenschaftlichen Kontexten erwähnt. Die Bayer-Bezeichnung, sowie die HIP Nummer sind dabei die geläufigsten.

Die Bayer-Bezeichnung ist nach dem deutschen Astronom Johann Bayer benannt und katalogisiert die Sterne systematisch. Zu Beginn steht stets ein griechischer Buchstabe und danach folgt die lateinische Bezeichnung des Sternbilds, in dem der Stern sich befindet. Der griechische Buchstabe gibt dabei einen Indikator über die Helligkeit des Sterns, denn die Buchstaben sind stets in der Reihenfolge der Leuchtkraft sortiert. Das bedeutet der hellste Stern in einem Sternbild erhält den Buchstaben α, der zweithellste ß und so weiter. Jedoch gibt es eine Vielzahl an Sternkonstellationen, bei denen die Reihenfolge nicht korrekt eingehalten wurde.

Die HIP Nummer hat ihren Ursprung in dem Hipparcos-Katalog, welcher seit Ende der 80er und Anfang der 90er Jahre präzise Daten über die Sterne repräsentiert. Die HIP Nummer ist eine einmalig vergebene Nummer, mit der ein Stern in verschiedensten Systemen gefunden werden kann.