Stern

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Einleitung

Stern, großer Himmelskörper, der aus Gasen besteht und durch Gravitationskräfte zusammengehalten wird.

Ein Stern sendet aufgrund von Kernprozessen in seinem Inneren Licht und andere elektromagnetische Strahlung aus – dabei handelt es sich vorwiegend um Vorgänge der Kernfusion (siehe Kernenergie). Die Sonne ist beispielsweise ein Stern. Mit Ausnahme der Sonne scheinen von der Erde aus gesehen die Sterne stillzustehen. Sie bilden scheinbar Jahr für Jahr das gleiche Muster am Himmel, so genannte Sternbilder. In Wirklichkeit bewegen sich die Sterne sehr schnell. Sie sind aber so weit entfernt, dass ihre Positionsveränderungen nur im Lauf von Jahrhunderten auffallen.

Die Anzahl der Sterne, die man von der Erde aus mit bloßem Auge erkennen kann, wird auf 8 000 geschätzt. 4 000 davon befinden sich auf der nördlichen Hälfte der Himmelskugel und 4 000 auf der südlichen. Während der Nacht sind auf einer Halbkugel allerdings immer nur 2 000 Sterne zu sehen. Die anderen sind aufgrund von Kleinstpartikeln in der Atmosphäre und des schwachen Lichtes am Himmel nicht sichtbar. Dies gilt besonders für Himmelsobjekte, die in der Nähe des Horizonts erscheinen. Nach Berechnungen von Astronomen beläuft sich die Zahl der Sterne in der Milchstraße, zu denen auch die Sonne zählt, auf Hunderte von Milliarden. Die Milchstraße wiederum ist nur eine von mehreren hundert Millionen solcher Galaxien, die durch moderne Teleskope sichtbar sind. Als einzelne Sterne am Himmel sind nur diejenigen sichtbar, die in der Milchstraße dem Sonnensystem am nächsten liegen.

Der unserem Sonnensystem nächste Stern ist Proxima Centauri. Er ist ein Teil des Dreifachsternes Alpha Centauri und ungefähr 25 Trillionen Kilometer von der Erde entfernt. Abstände zwischen den Sternen werden in der Astronomie üblicherweise in Lichtjahren angegeben. Demzufolge wäre das Dreifachsternsystem ungefähr 4,29 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt. Licht breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 300 000 Kilometern pro Sekunde im Raum aus. Das Licht von Alpha Centauri benötigt also mehr als vier Jahre und drei Monate, um zur Erde zu gelangen. Der zweitnächste Stern zur Erde, Barnards Stern, ist 5,9 Lichtjahre und der drittnächste Stern 7,8 Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt.

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Physikalischer Aufbau

Die Sonne ist ein typischer Stern. Die Photosphäre ist die „Oberfläche” der Sonne, von der praktisch sämtliche sichtbare Strahlung ausgeht. Es folgt die so genannte Chromosphäre aus heißen Gasen. Die Außenhülle und gleichzeitig heißeste Zone der Sonne bildet die Korona (die Korona eines Sternes konnte erstmals 2001 von der Erde aus beobachtet werden). Kühlere Bereiche auf der Photosphäre, die Sonnenflecken, gibt es möglicherweise auch auf anderen typischen Sternen. Ihr Vorhandensein auf einigen großen nahe gelegenen Sternen ist durch eine Technik, die als Fleckeninterferometrie bezeichnet wird, nachgewiesen worden (siehe Interferometer). Der innere Aufbau der Sonne und der anderen Sterne kann nicht direkt beobachtet werden. Untersuchungen weisen jedoch darauf hin, dass es Konvektionsströme gibt und dass Dichte und Temperatur zum Kern hin zunehmen. Hier laufen die thermischen Kernreaktionen ab. Sterne bestehen größtenteils aus Wasserstoff und Helium mit unterschiedlichen Anteilen schwererer Elemente. Die schwersten in der Natur vorkommenden Elemente, wie z. B. Bismut oder Blei, entstehen vor allem in alten Sternen.

Die größten bekannten Sterne sind Superriesen, deren Durchmesser mehr als das 400fache des Sonnendurchmessers betragen können. Die kleinsten Sterne hingegen, die als Weiße Zwerge bezeichnet werden, haben Durchmesser, die möglicherweise nur 1 Prozent des Sonnendurchmessers ausmachen. Riesensterne sind gewöhnlich diffus, während Weiße Zwerge extrem dicht sind. Man hat auch Zwergsterne entdeckt, die zu klein sind, dass in ihnen Kernreaktionen ablaufen. Ein Himmelskörper, der möglicherweise ein solcher Brauner Zwerg ist, wurde erstmals 1987 beobachtet. Seither sind noch weitere Braune Zwerge entdeckt worden.

Die Helligkeit von Sternen wird in Größenklassen ausgedrückt. Weiße Zwerge besitzen nur 0,1 Prozent der Helligkeit der Sonne. Im Gegensatz dazu kann die Helligkeit der hellsten Sterne ein Tausendfaches der Sonnenhelligkeit ausmachen (möglicherweise sogar noch mehr). Mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops gelang es amerikanischen Wissenschaftlern 1997, im Zentrum der Milchstraße einen der hellsten bekannten Sterne zu entdecken. Der „Pistolenstern” (englisch Pistol Star) genannte Himmelskörper strahlt in nur sechs Sekunden so viel Energie ab, wie die Sonne innerhalb eines ganzen Jahres. Der Stern befindet sich im Sternbild Schütze und ist rund 25 000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

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Sternverzeichnisse

Mit Ausnahme der vergleichsweise wenigen Sterne, die mit bloßem Auge sichtbar sind, werden Sterne entsprechend den verschiedenen Sternatlanten und Sternverzeichnissen mit Nummern bezeichnet. Ein frühes Sternverzeichnis wurde von dem ägyptischen Astronomen Ptolemäus im 2. Jahrhundert v. Chr. zusammengestellt. Dieses Verzeichnis befindet sich im achten Band seines Werkes Almagest. Es listet die Namen und Positionen von 1 028 Sternen auf. Im Jahr 1603 veröffentlichte der deutsche Astronom Johann Bayer in Augsburg einen Sternatlas. Er listete eine viel größere Anzahl von Sternen auf als Ptolemäus. In dem Atlas gliederte Bayer die Sterne nach griechischen Buchstaben. Zusätzlich ordnete er die Sterne nach den Sternbildern, in denen sich die katalogisierten Sterne befanden.

Im 18. Jahrhundert veröffentlichte der englische Astronom John Flamsteed einen weiteren Atlas, in dem die Sterne nach Sternbildern benannt sind. Für die Unterscheidung innerhalb der Sternbilder verwendete Flamsteed allerdings Zahlen anstelle von Buchstaben. Dieser Atlas enthielt die Positionen von ungefähr 3 000 Sternen. Das erste moderne Sternverzeichnis, das 1862 von der Bonner Sternwarte herausgegeben wurde, enthält die Positionen von mehr als 300 000 Sternen (Bonner Durchmusterung). Siehe auch Durchmusterung

Im Jahr 1887 begann ein internationales Komitee mit der Erstellung eines detaillierten Sternverzeichnisses. Dieses Verzeichnis benutzt als Grundlage etwa 21 600 Photographien, die von zwanzig zusammenarbeitenden Observatorien aufgenommen wurden. Die ungefähr 21 600 photographischen Platten zeigen etwa acht bis zehn Millionen Sterne.

Moderne Sternverzeichnisse bestehen aus Kopien von photographischen Platten, die mit Teleskopen aufgenommen wurden. Die erste große Zusammenstellung dieser Art wurde Mitte der fünfziger Jahre vollendet. Für die Aufnahmen wurde das Schmidt-Teleskop mit 1,22 Meter Durchmesser auf dem Mount Palomar verwendet. Jede Platte stellt ein Gebiet am Himmel mit einer Größe von 6×6 Grad dar, wobei die 1 035 Bilder den ganzen Himmel abdecken, der vom Mount Palomar aus sichtbar ist. Entsprechende Aufnahmen des südlichen Himmels sind mit dem Schmidt-Teleskop in Australien und Chile gemacht worden.

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Klassifikation der Sternspektren

Die photographische Untersuchung der Spektren von Sternen wurde 1885 von dem amerikanischen Astronomen Edward Charles Pickering am Harvard-College-Observatorium begonnen und von der amerikanischen Astronomin Annie J. Cannon durchgeführt. Diese Untersuchungen führten zu der wichtigen Erkenntnis, dass Sternspektren auf der Grundlage der relativen Intensität bestimmter Absorptionslinien in einer kontinuierlichen Folge angeordnet werden können. Die festgestellten Varianten in der Abfolge liefern Hinweise auf das Alter der verschiedenen Sterne und ihr Entwicklungsstadium.

Die verschiedenen Stadien in der Abfolge der Spektren, die mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M bezeichnet werden, unterscheiden sich vor allem durch die Intensität der Wasserstofflinien, die in der ganzen Abfolge vorkommen. Außerdem fallen in bestimmten Stadien die Linien anderer Elemente besonders auf. Die Zahlen 0 bis 9 dienen der Abstufung des Musters einer Klasse.