Das wichtigste Diagramm der Astronomie

Beobachter
Gemeinsames Beobachten des Sternenhimmels

Am 9. Kurstag am 29. März waren die Beobachtungsmöglichkeiten unter freiem Himmel nicht gegeben; im Gegensatz zu den beiden vorangegangenen Tagen. Da hat es wohl viele Astronomen nach draußen gezogen (mich eingeschlossen); auch wegen der für den Monat März sehr angenehmen, frühlingshaften Temperaturen in den Abendstunden. Zeit, sich nun also mit dem wichtigsten Diagramm der Astronomie zu beschäftigen!

Zunächst standen jedoch am 9. Kurstag die Stellungen, Begrifflichkeiten und Sichtbedingungen der äußeren Planeten im Vordergrund:

Opposition
Sonne, Erde und äußerer Planet stehen in einer Reihe. Der Planet steht nun um Mitternacht (01:00 Sommerzeit) im Süden. Er geht gegen 19:00 Sommerzeit im Osten auf und um 07:00 Uhr im Westen unter; ist also die ganze Nacht über am Himmel zu sehen. Die Distanz Erde-Planet ist nun ebenfalls am geringsten. Alles Gründe für günstige Beobachtungsbedingungen! Momentan trifft diese Stellung für den Riesenplaneten Jupiter zu, der am 7. April 2017 in Opposition zur Erde kommt.

Stellungen äußerer Planeten
Stellungen äußerer Planeten: Opposition und Konjunktion

Konjunktion
Äußerer Planet, Sonne und Erde stehen in einer Reihe. Der Planet steht nun in Höhe der Sonne am Taghimmel und ist somit für die nächtliche Beobachtung nicht sichtbar. Kurz nach der Konjunktion erscheint er wieder frühmorgens, kurz vor Sonnenaufgang, am Himmel.

Auf in die Sterne!

Nach dem Ausflug in unser äußeres Sonnensystem setzten wir unsere Reise zu den Sternen fort. Dort erwartete uns eine ganz andere Fragestellung: Wie kann ein Stern charakterisiert werden? Was sind seine Haupteigenschaften und hängen diese irgendwie miteinander zusammen?

Nun, die Hauptmerkmale eines Sterns sind seine von außen beobachtbare Farbe, seine Leuchtkraft, seine Größe und seine Masse. Und insbesondere für seine Leuchtkraft und -Farbe gibt es einen sehr interessanten Zusammenhang. Doch zunächst einmal ist festzustellen, dass Sterne neben ihrer scheinbaren Helligkeit am Himmel auch in verschiedenen mittleren Farbtönen leuchten. Da gibt es rot schimmernde Sterne, etwa Arktur im Bärenhüter oder Beteigeuze im Orion. Es gibt weiß leuchtende Sterne; z.B. Wega oder Sirius oder auch bläuliche Gesellen; z.B. die Plejadensterne. Unsere Sonne leuchtet dagegen eher im Gelben.

Wie es sich zeigt, hängt die Leuchtfarbe eines Sterns mit seiner Oberflächentemperatur zusammen. Rot leuchtende Sterne sind kühler als gelbe, weiße oder blaue. Heiße Sterne leuchten weiß, noch heißere blau bis violett. So fasst man die Farben der Sterne zu Spektralklassen zusammen, die man in folgender Reihenfolge (mit absteigender Temperatur) nach

O  –  B  –  A  –  F  –  –  –  M

ordnet. Der Spektralklasse ‘O’ gehören die heißesten Sterne (bis 50000 K Oberflächentemperatur) an der Klasse ‘M’ die eher kühlen (etwa 2700 K). Hinter diesem Zusammenhang steckt das von Max Planck entdeckte Strahlungsgesetz.

Es gibt in diesem Zusammenhang auch zahlreiche Eselsbrücken, sich die recht seltsame Buchstabenfolge OBAFGKM zu merken. Etwa für die Biertrinker:
‘O’hne ‘B’ier ‘A’usm ‘F’ass ‘G’ibt’s Koa ‘M’ass

oder für die Frisch-Verliebten:
‘O’h   ‘B’e  ‘A’  ‘F’ine ‘G’irl/’G’uy  –  ‘K’iss  ‘M’e!

Doch die Spektralklasse beschreibt einen Stern nicht vollständig. Denn es gibt ja z.B. rote Zwergsterne als auch rote Riesensterne! Und das trifft für alle Stern-‘Farben’ zu. Man benötigt also noch ein Maß für die Leistung, mit der das rote, gelbe, weiße oder blau-violette Licht abgestrahlt wird: Die Leuchtkraftklassen. Sie wiederum hängen eng mit der Größe der Sterne und deren Masse zusammen. Dabei sind die leuchtkräftigsten Sterne der Leuchtkraftklasse I zugeordnet, die Leuchtschwächsten hingegen der Klasse ‘VII’. Unsere Sonne ist der Leuchtkraftklasse V zugeordnet. Sie ist Mitglied der Hauptreihe; ein ‘Zwerg’.

Hertzsprung-Russell-Diagramm
Hertzsprung-Russell-Diagramm

Trägt man nun in einem Diagramm die Spektralklassen (mit welcher Farbe ein Stern strahlt) gegen die Leuchtkraftklassen (also wie stark ein Stern strahlt) auf, so ergibt sich das berühmte Hertzsprung-Russell-Diagramm; einen der wichtigsten Zusammenhänge in der modernen Astronomie.