Helligkeit und Entfernung

Sirius erscheint heller als Rigel, obwohl Rigel Tausende Male mehr Licht abgibt; er ist etwa 100-mal weiter entfernt.

Zwei Arten von Helligkeit

Eine Kerze auf dem Tisch kann heller erscheinen als ein Leuchtturm am Horizont. Astronomen trennen beide Begriffe. Die scheinbare Helligkeit beschreibt, wie hell ein Stern von hier aus aussieht. Die Leuchtkraft gibt an, wie viel Licht er tatsächlich abstrahlt, gemessen in Watt oder Sonnenleuchtkräften. Sirius ist der hellste Stern am Nachthimmel, weil er sowohl recht leuchtkräftig ist, nach der Formel der letzten Einheit etwa 26 Sonnenleuchtkräfte, als auch nahe: 8.6 Lichtjahre entfernt. Rigel ist etwa 860 Lichtjahre entfernt und strahlt rund 120 000 Sonnenleuchtkräfte ab, erscheint aber schwächer als Sirius.

Der Zusammenhang folgt dem Abstandsquadratgesetz. Sternlicht breitet sich auf einer Kugel aus, deren Fläche mit dem Quadrat ihres Radius wächst. Bei doppelter Entfernung verteilt sich dasselbe Licht auf die vierfache Fläche. Jeder Quadratmeter erhält also nur ein Viertel. Bei zehnfacher Entfernung ist es ein Hundertstel. Rigel ist 860 ÷ 8.6 = 100-mal weiter entfernt als Sirius. Allein dadurch erscheint er 10 000-mal schwächer. Seine Leuchtkraft ist nur etwa 4700-mal so groß wie die von Sirius A, deshalb erscheint er insgesamt lichtschwächer.

Lichtjahre und Parsec

Sternentfernungen sind so groß, dass Kilometer unhandlich werden. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die Licht in einem Jahr zurücklegt: etwa 9.46 Billionen km. Es ist eine Entfernung, keine Zeit. Die NASA nennt für Proxima Centauri 4.24 Lichtjahre, etwa 40 Billionen km, und für Alpha Centauri A und B 4.37. Weil Licht Zeit braucht, sehen wir jeden Stern so, wie er früher war: Die NASA erklärt, dass wir bei Beteigeuze, nach ihrer Schätzung etwa 700 Lichtjahre entfernt, Licht sehen, das ihn vor etwa 700 Jahren verlassen hat.

In der Fachastronomie verwendet man häufiger das Parsec, das direkt aus der Entfernungsmessung naher Sterne hervorgeht. Während die Erde die Sonne umrundet, verschiebt sich ein naher Stern scheinbar etwas gegenüber viel weiter entfernten Sternen. Ähnlich springt dein Daumen scheinbar hin und her, wenn du abwechselnd ein Auge schließt. Die Hälfte dieser jährlichen Verschiebung ist der Parallaxenwinkel. Ein Stern mit einer Parallaxe von einer Bogensekunde (1/3600 Grad) ist ein Parsec entfernt, etwa 3.26 Lichtjahre. Entfernung in Parsec = 1 ÷ Parallaxe in Bogensekunden. Proximas Parallaxe beträgt ungefähr 0.77 Bogensekunden, die größte aller Sterne. Die Gaia-Mission der ESA misst Parallaxen von weit über einer Milliarde Sternen.

Größenklassen

Die älteste Helligkeitsskala wird meist dem griechischen Astronomen Hipparch zugeschrieben. Er soll die hellsten Sterne der ersten und die schwächsten noch sichtbaren der sechsten Größenklasse zugeordnet haben. Die moderne Skala behält die umgekehrte Richtung bei: Kleinere Zahlen bedeuten hellere Sterne. Die Abstände sind genau festgelegt: 5 Größenklassen entsprechen exakt dem Faktor 100, also 1 Größenklasse etwa dem Faktor 2.512. Die scheinbare Helligkeit der Sonne beträgt −26.74, die von Sirius ungefähr −1.46. Die Sonne erscheint daher etwa 13 Milliarden Mal heller. Die absolute Helligkeit beschreibt, wie hell ein Stern aus der Standardentfernung von 10 Parsec erschiene. Für die Sonne beträgt sie +4.83. Aus dieser Entfernung erschiene sie als lichtschwacher Stern, den man an einem dunklen Ort gerade noch sehen könnte.