Welcher ist der hellste Stern am Nachthimmel?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Qi Yifan [China University of Geosciences (Wuhan)]

Hersteller: China Science Expo

„Kann der hellste Stern am Nachthimmel hören

Die Einsamkeit und der Seufzer im Herzen der Person, die aufblickt

Viele Menschen kennen vielleicht das Lied „Der hellste Stern am Nachthimmel“, aber haben Sie schon einmal darüber nachgedacht, welcher der „hellste Stern am Nachthimmel“ ist?

Genau genommen sind unser Stern, die Sonne, und unser Satellit, der Mond, ebenfalls Sterne. Die Helligkeit mehrerer Planeten im Sonnensystem (wie Venus, Mars und Jupiter) weicht stark von der der Erde ab, da ihre Entfernungen von der Erde stark variieren. Darüber hinaus gibt es auch große und kleine Sterne, die Licht aussenden, und sie sind mal weit von der Erde entfernt, mal nah. Relativ gesehen gilt also: Je näher sie uns sind, desto größer sind sie und je höher ihre Energie ist, desto heller erscheinen sie.

Der Genauigkeit halber müssen wir die Frage also genauer stellen: Welcher Stern erscheint am hellsten, wenn man von der Erde aus in den Nachthimmel schaut?

Der Champion, der aus der Masse hervorsticht

Lassen Sie mich zunächst die Antwort bekannt geben. Der Champion ist Sirius!

Am Winternachthimmel gibt es viele helle Sterne. Am Südhimmel lassen sich leicht drei Sterne nebeneinander finden. Dies ist der „Gürtel“ des Orion, der in der chinesischen Folklore auch als die drei Sterne „Fu, Lu und Shou“ bekannt ist. Wenn man etwa nach links unten in Richtung der drei Sterne blickt, sieht man einen ungewöhnlich hellen Stern, der blau-weißes Licht ausstrahlt. Das ist Sirius.

Sirius ist nicht nur der hellste Stern am Winternachthimmel, sondern auch der hellste Stern am gesamten Himmel.

Es ist hier zu beachten, dass es zwei Standards zur Bewertung der Helligkeit eines Sterns gibt: Einer ist die „scheinbare Helligkeit“, die sowohl die Leuchtkraft des Sterns als auch die Entfernung vom Beobachter berücksichtigt; die andere ist die „absolute Helligkeit“, die unter der Annahme gemessen wird, dass sich alle Sterne in einer Entfernung von 10 Parsec von der Erde befinden („Parsec“ ist eine Entfernungseinheit, etwa 32,6 Lichtjahre). Bei diesen beiden Standards gilt: Je kleiner der Wert, desto größer die Helligkeit.

Die absolute Helligkeit von Sirius ist nicht sehr hoch, aber da er der sechstnächste Stern zur Erde ist und nur 8,6 Lichtjahre entfernt ist, kann seine scheinbare Helligkeit -1,45 erreichen, was mehr als das Doppelte der Helligkeit des zweitnächsten Sterns Canopus (αCar, -0,65) ist. Man kann sagen, dass es die wahre Krone heller Sterne ist.

Abbildung 1: So finden Sie Sirius am Nachthimmel

(Bildquelle: Selbstgemacht basierend auf Stellarium)

Su Dongpos Wortspiele

Wenn wir von Sirius sprechen, denken viele Leute vielleicht an eine Zeile aus Su Dongpos „Jiangchengzi·Mizhou Hunting“:

Er kann einen Bogen wie ein Vollmond spannen, nach Nordwesten blicken und den Wolf am Himmel erschießen. „

Dieser Satz ist kühn und heroisch geschrieben und kann als Modell der kühnen und ungezügelten Schule angesehen werden. Aber dieser Satz enthält tatsächlich ein Wortspiel. Wenn wir dieses Wortspiel verstehen und es noch einmal lesen, kann es sein, dass wir eine andere Erfahrung machen.

Wenn Sie den Standort von Sirius herausgefunden haben, werden Sie feststellen, dass Sirius sich normalerweise am südlichen Himmel befindet. Im Herbst und Winter geht er am südöstlichen Horizont auf, erreicht den Zenit am südlichen Himmel und geht im Südwesten unter. Ebenso war es Su Dongpo unmöglich, Sirius im Nordwesten zu sehen, als er sich in Mizhou (heute Zhucheng, Shandong) aufhielt. Allerdings wurde Sirius in der Antike auch „Hundsstern“ genannt, was so viel bedeutet wie „fremde Invasion“. Handelt es sich bei diesem Satz also um einen wissenschaftlichen Fehler von Su Dongpo, der die Anspielung mit Nachdruck verwendete, ohne die tatsächliche Situation zu berücksichtigen?

Eigentlich nicht, denn wir müssen es zusammen mit dem vorhergehenden Halbsatz lesen: Neben der Verwendung des Namens des Himmelskörpers im Satz „den Wolf im Himmel erschießen“ ist auch „kann einen geschnitzten Bogen wie ein Vollmond ziehen“ ein implizites Himmelsphänomen. Dieser „Bogen“ bezieht sich nicht nur auf eine im Kampf verwendete Waffe, sondern auch auf einen Sternenbeamten im Sternbild Jingxiu unter den 28 Sternbildern am Himmel – „Pfeil und Pfeil“. Der Arc Arrow besteht aus neun Sternen. Wie der Name schon sagt, hat es die Form eines vollständig gespannten Pfeils und Bogens. Dies ist eigentlich die wahre Bedeutung von „einen Bogen spannen können wie ein Vollmond“.

Abbildung 2 Der Sternenbeamte "Arculus" von Jingxiu und Sirius

(Bildquelle: Selbstgemacht basierend auf Stellarium)

Wir können sehen, dass die drei Sterne im Bogenschützen-Sternbild eins, zwei und drei einen Pfeil bilden, im Bogenschützen-Sternbild vier, fünf, sechs, zwei, sieben und acht einen Bogen und im Bogenschützen-Sternbild vier, drei, neun und acht eine vollständig gespannte Bogensehne. Die ungefähre Richtung, in die der Pfeil zeigt, ist die Position von Sirius. Das Koordinatensystem der Himmelskarte ist wie folgt definiert: Wenn Sie zum Zenit aufblicken, sind der geografische Osten, Westen, Süden und Norden identisch mit dem Osten, Westen und Norden der Himmelskugel. Daher ist auf der Himmelskarte Norden oben, Süden unten, Osten links und Westen rechts. Die Pfeilrichtung ist genau Nordwesten.

Abbildung 3 Die Position von Schütze und Sirius auf der Himmelskugel

(Bildquelle: Selbstgemacht basierend auf Stellarium)

Wenn wir auf diesen Satz zurückblicken, können wir ihn auf zwei Ebenen verstehen: Erstens bezieht sich Sirius aus literarischer Sicht auf die eindringenden feindlichen Truppen an der Nordwestgrenze, und der mit dem Vollmond verzierte Bogen bezieht sich eigentlich auf die Waffe in der Hand, die sich darauf freut, an die Nordwestgrenze zu ziehen, um zu kämpfen; Zweitens zielen Bogen und Pfeil am Himmel aus astronomischer Sicht seit Tausenden von Jahren auf Sirius, genau wie die Wachen an der Großen Mauer wachsam gegenüber dem eindringenden Feind sind.

Sirius, mehr als einer

Wenn Sie Sirius am Nachthimmel finden und mit dem berühmten Zitat durch den Himmel wandern, verrate ich Ihnen ein Geheimnis: Tatsächlich ist der Sirius, den Sie sehen, nicht nur ein Stern.

Sirius ist eigentlich ein Doppelsternsystem, das aus einem Hauptreihenstern des Spektraltyps A0 oder A1 – Sirius A – besteht (Astronomen können anhand des Spektrums eines Sterns auf dessen Oberflächentemperatur schließen und Sterne anhand dieser Temperatur klassifizieren. Die Temperaturen werden in absteigender Reihenfolge in O, B, A, F, G, K und M eingeteilt, und jede Kategorie ist noch einmal durch Zahlen unterteilt). Das Hauptreihenstadium ist das stabilste Stadium im Leben eines Sterns, und die Zeit, die ein Stern in diesem Stadium verbringt, beträgt über 90 % seiner gesamten Lebensspanne, und die Sonne befindet sich in diesem Stadium.) Und ein Weißer Zwerg des Spektraltyps DA2 – Sirius B – ist ein Weißer Zwerg, der in der Regel sehr klein ist, das Produkt von Supernova-Explosionen und das Endziel einer Sternentwicklung ist.

Im Jahr 1844 glaubte der deutsche Astronom Friedrich Wilhelm Bessel in einem Brief, dass Sirius aufgrund von Beobachtungen seiner Eigenbewegung einen unentdeckten Begleitstern haben müsse. Im Januar 1862 beobachtete der Astronom Alvan Graham Clark mit dem damals größten Teleskop der USA (ca. 470 mm Durchmesser) nach seinen Berechnungen erstmals die Existenz von Sirius B. Da Sirius in der westlichen Antike als Hundsstern bezeichnet wurde, wurde Sirius B nach seiner Entdeckung auch als Welpenstern bezeichnet.

Abbildung 4 Die relativen Positionsänderungen von Sirius A und B

(Bildquelle: Wikipedia)

Die Umlaufbahn von Sirius B relativ zu Sirius A ist eine Ellipse. Von der Erde aus gesehen beträgt ihre maximale Entfernung voneinander nicht mehr als 11 Bogensekunden (Bogensekunden sind eine Einheit zur Beschreibung von Winkeln, die 1/3600 Grad entspricht. Bei astronomischen Beobachtungen werden Bogensekunden verwendet, um Parameter wie die visuelle Größe und visuelle Entfernung von Himmelskörpern zu beschreiben. 11 Bogensekunden entsprechen der Beobachtung einer 1-Yuan-Münze durch eine Person aus etwa 20 km Entfernung), und ihre geringste Entfernung beträgt 3 Bogensekunden. Wenn Sie dieses Doppelsternsystem beobachten möchten, haben Sie daher die besten Chancen, die Sterne zu beobachten, wenn sie am weitesten voneinander entfernt sind.

Die gute Nachricht ist, dass sie in den letzten Jahren am weitesten voneinander entfernt waren (von der Erde aus beobachtet), also sollte jeder zu Hause das astronomische Teleskop herausholen, um diesen „Welpenstern“ zu beobachten!

Abbildung 5 Sirius A und Sirius B

(Bildnachweis: Damian Peach & Qi Yifan)

Wir können sehen, dass Sirius A groß und hell aussieht, während Sirius B sehr klein und dunkel ist und vom Licht von Sirius A fast übertönt wird. Das liegt daran, dass Sirius B bereits ein alter Weißer Zwerg ist. Er ist klein und leuchtet nicht, und sein Durchmesser ist sogar kleiner als der der Erde. Aus diesem Grund ignorieren wir es, wenn wir Sirius beobachten.

Aber unterschätzen Sie ihn nicht, seine Dichte ist sehr hoch: Seine aktuelle Masse entspricht etwa der der Sonne und er entwickelte sich aus einem Stern mit fünf Sonnenmassen. Es war einst ein B5V-Hauptreihenstern, größer als der heutige Sirius A! Sirius A ist heute ein Stern der Hauptreihe mit einer Masse von etwa zwei Sonnen und einem 1,7-fachen Sonnendurchmesser. Er unterliegt einer kontinuierlichen Kernfusion und gibt dabei Licht und Wärme ab.

Abbildung 6 Größenvergleich von Sirius A, Sirius B, der Sonne und der Erde

(Bildquelle: selbst erstellt basierend auf dem Wikipedia-Eintrag „Sirius“)

Schauen Sie jetzt wieder zu Sirius auf. Von „Blick nach Nordwesten, schieß auf Sirius“ bis „Welpenstern“: Haben Sie ein umfassenderes Verständnis dieses blau-weißen „hellsten Sterns am Nachthimmel“?

Danksagung:

Wir möchten den folgenden Personen für ihre Kommentare zu diesem Artikel danken: Lin Kai, Liang Yu [China University of Geosciences (Wuhan)]; Peng Xiaogang (Versuchsschule der Mittelschule Nr. 2 in Shijiazhuang); Yang Han (Beijing Motie Culture Group Co., Ltd.).

Quellen:

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