Entdecken | Der hellste Stern am Nachthimmel und der hellste Stern im Universum

In den Schriften antiker Dichter wurden den Sternen reiche symbolische Bedeutungen zugeschrieben. Wie etwa „Die Nacht ist wie Wasser, das den Himmel überflutet, und die Sterne Altair und Vega spiegeln sich in den Augen“, „Der geschnitzte Bogen ist wie ein Vollmond, der auf Sirius schießt“. In diesen beiden Gedichtzeilen werden drei helle Sterne erwähnt: Altair, Wega und Sirius. Wir alle kennen die Legende vom Kuhhirten und dem Webermädchen, und ihre Geschichte wird jedes Jahr am chinesischen Valentinstag erzählt. Sirius gilt seit der Antike als böser Stern, der Krieg und Invasion symbolisiert. Lassen Sie uns heute das Geheimnis und den Charme dieser beiden Sterne eingehend erforschen und den Charme der Sterne spüren, wie er von den Alten beschrieben wurde.

Sommerdreieck

▏Wie findet man Vega und Sirius?

Der herbstliche Nachthimmel ist voller funkelnder Sterne und im Osten leuchtet Jupiter hell. Als hellster Stern beträgt seine Helligkeit bis zu -2,93. Im Südosten fällt Saturn mit seiner scheinbaren Helligkeit von 0,44 auf. Im Südwesten gibt es außerdem einen einsamen orangefarbenen Stern, Arktur. Seine Helligkeitsstufe beträgt -0,04, als würde es ständig blinken.

Wenn man in die Mitte des Himmels blickt, bilden drei helle Sterne ein riesiges Dreieck, das bekannte Sommerdreieck. Darunter sind die in Du Mus Gedichten erwähnten Sterne Altair und Vega. Altair, auch bekannt als Altair, fällt mit seiner scheinbaren Helligkeit von 0,75 auf; Wega, die ihm auf der anderen Seite der Milchstraße gegenüberliegt, hat eine scheinbare Helligkeit von 0. Zusammen weben die beiden Sterne ein romantisches Bild einer Sommernacht. Deneb liegt in der Milchstraße und ist ein Mitglied des Sommerdreiecks, mit einer scheinbaren Helligkeit von 1,25 jedoch der schwächste Stern unter ihnen.

Winterdreieck

Mit der Zeit, wenn die Jahreszeit in die Winterzeit eintritt, verschwindet das Sommerdreieck nach Einbruch der Dunkelheit leise am westlichen Horizont. An seiner Stelle befindet sich das wunderschöne Winterdreieck. Dieser besteht aus Beteigeuze im Orion (Größenordnung 0,45), Prokyon im Kleinen Hund (Größenordnung 0,4) und Sirius im Großen Hund (bekannt als König der Sterne am Nachthimmel). Die scheinbare Helligkeit von Sirius hat erstaunliche -1,47 erreicht. Die Alten sagten: „Schau nach Nordwesten und schieße auf Sirius.“ Dieser Stern trägt unzählige Bedeutungen und Sehnsüchte in sich.

Vega und Sirius sind beide Schätze am Sternenhimmel. Man steht im Sommerdreieck mit seiner einzigartigen Brillanz, die die romantische Fantasie der Menschen anregt; der andere strahlt im Winterdreieck ein kaltes Licht aus und weckt bei den Menschen geheimnisvolle Träumereien. Das Besondere an ihnen ist, dass sie nicht nur Symbole des Lichts, sondern auch Träger von Kultur und Legenden sind. Hinter jedem Stern verbergen sich unzählige Geschichten und die Sehnsucht der Menschen nach dem Unbekannten.

▏Was ist größer, Wega oder Sirius?

Alle Sterne haben die Fähigkeit, ihr eigenes Licht auszustrahlen, und das Licht massereicher Sterne ist blendender. Obwohl Sirius heller als Wega ist, bedeutet das nicht, dass er massereicher oder größer ist. Tatsächlich ist Vega nach Beobachtungen von Astronomen sowohl in Masse als auch Volumen leicht überlegen. Genauer gesagt beträgt die Masse von Vega etwa das 2,14-fache der Sonnenmasse und ihr Radius ist das Produkt aus dem 2,26- und 2,78-fachen des Sonnenradius. Zum Vergleich: Obwohl Sirius‘ Masse 2,02-mal so groß ist wie die der Sonne, ist sein Radius etwas kleiner, nämlich nur 1,71-mal so groß wie der der Sonne. Überraschenderweise entspricht die 0,12-fache Sonnenmasse, die Wega gegenüber Sirius hat, der Masse von Proxima Centauri. Dieser subtile Unterschied ermöglicht uns ein tieferes Verständnis der Vielfalt der Sterne.

▏Die Formen von Vega und Sirius

Das auffälligste Merkmal von Vega ist seine einzigartige Form. Den Beobachtungen der Astronomen zufolge ist sein Äquatorradius 23 % größer als sein Polarradius, wodurch er ein ellipsoides Erscheinungsbild ergibt. Diese Form wird durch die extrem hohe Rotationsgeschwindigkeit von Vega verursacht. Es kann alle 12,5 Stunden eine Rotation durchführen. Seine Rotationsgeschwindigkeit beträgt am Äquator bis zu 274 Kilometer pro Sekunde, als wäre er durch seine eigene Rotationskraft „abgeflacht“. Im Vergleich dazu scheint Sirius relativ sanft zu sein und rotiert mit einer Geschwindigkeit von nur 16 km/s, sodass seine Form immer noch eine relativ normale Kugelform beibehält.

▏Was ist heller, Wega oder Sirius?

Am sternenklaren Nachthimmel fällt Wega in Sommernächten mit seinem blendenden Glanz auf, während Sirius im Winter ebenfalls hell leuchtet. Welcher dieser beiden Sterne ist also heller? Wir können diese Frage mithilfe einer präziseren Messung beantworten – der scheinbaren Helligkeit. Die scheinbare Helligkeit ist ein Maß für die Helligkeit eines Sterns, wie er mit bloßem Auge wahrgenommen wird. Je kleiner der Wert, desto heller erscheint der Stern optisch.

Die scheinbare Helligkeit von Vega beträgt 0, während die scheinbare Helligkeit von Sirius nur -1,47 beträgt, was Sirius optisch zweifellos heller erscheinen lässt. Laut Astronomen verändert sich die Helligkeit eines Sterns bei jeder Vergrößerung der Magnitude um das etwa 2,512-fache. Basierend auf diesem Gesetz können wir berechnen, dass die Helligkeit von Sirius etwa viermal höher ist als die von Wega.

Obwohl Wega und Sirius beide helle Sterne am Nachthimmel sind, können wir durch Berechnung der scheinbaren Helligkeit eindeutig feststellen, dass Sirius optisch heller ist. Allerdings müssen wir neben der scheinbaren Helligkeit auch die tatsächliche Leuchtkraft des Sterns berücksichtigen. Wega ist 37-mal heller als die Sonne, während Sirius etwas weniger hell ist, aber immer noch 25,4-mal heller als die Sonne. Dies bedeutet auch, dass Wega in Bezug auf die tatsächliche Leuchtkraft tatsächlich heller ist.

Warum erscheint uns Wega von der Erde aus dunkler als Sirius? Dies liegt vor allem daran, dass Wega mit 25 Lichtjahren weiter von der Erde entfernt ist. Sirius ist mit nur 8,6 Lichtjahren relativ nah. Aufgrund der unterschiedlichen Entfernung ist auch die von uns beobachtete Helligkeit unterschiedlich. Dies unterstreicht auch noch einmal, dass die scheinbare Helligkeit die wahre Leuchtkraft eines Sterns nicht vollständig widerspiegeln kann.

Um die wahre Leuchtkraft von Sternen genauer zu messen, schlugen Astronomen das Konzept der absoluten Helligkeit vor. Die absolute Helligkeit bezieht sich auf die Helligkeit eines Sterns, gemessen in einer Entfernung von 32,6 Lichtjahren von der Erde. Auf diese Weise ist es, als ob alle Sterne an derselben Startlinie stünden und ihre wahre Leuchtkraft auf einen Blick erkennbar wäre.

Gemessen an der absoluten Helligkeit ist Wega heller als Sirius. Wenn wir annehmen, dass die Positionen von Wega und Sirius vertauscht wären, sodass Wega weiter von uns entfernt und Sirius näher wäre, wie würde sich ihre Helligkeit ändern? Durch Umrechnung der scheinbaren Helligkeit in die absolute Helligkeit können wir feststellen, dass die Helligkeit von Vega stark zunimmt, wenn wir uns der Position von Sirius nähern, während die Helligkeit von Sirius entsprechend abnimmt. Konkreter gesagt: Wenn die scheinbare Helligkeit von Wega auf -2,3 umgerechnet wird, liegt seine Helligkeit nahe an der von Jupiter. und die scheinbare Helligkeit von Sirius wird 0,85 betragen und seine Helligkeit wird mit der von Altair vergleichbar sein.

Obwohl Sirius optisch heller erscheint, hat Wega tatsächlich eine höhere Leuchtkraft. Der Unterschied hängt nicht nur von der Helligkeit der Sterne selbst ab, sondern auch von ihrer Entfernung von der Erde.

▏Das Zeitalter von Wega und Sirius

Obwohl diese beiden Sterne noch jung sind, ist ihre Lebensdauer kurz. Vega ist derzeit nur etwa ein Zehntel so alt wie die Sonne, also etwa 450 Millionen Jahre. Im Vergleich dazu beträgt die Lebensdauer von Sirius zwischen 200 und 300 Millionen Jahren. Dennoch haben sowohl sie als auch die Sonne ihre Reife erreicht. Der Grund liegt in ihrer Masse. Die Masse von Vega beträgt das 2,14-fache der Sonnenmasse, während Sirius die 2,02-fache Sonnenmasse hat. Die Lebensdauer eines Sterns ist oft umgekehrt proportional zu seiner Masse. Experten gehen davon aus, dass die verbleibende Lebensdauer beider nicht mehr als etwa eine Milliarde Jahre betragen wird. Im Handumdrehen werden Hunderte Millionen Jahre vergehen, und diese beiden Sterne werden zu roten Riesen anschwellen, dann das Ende ihres Lebens erreichen und sich schließlich in weiße Zwerge verwandeln. Im Vergleich zur langlebigen Sonne erscheint ihre kurze Lebensdauer besonders bedauerlich.

Tarantelnebel

▏Der hellste Stern im bekannten Universum

Tief im Universum, in der Großen Magellanschen Wolke, 165.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, befindet sich ein riesiger Tarantelnebel, der sich über mehr als tausend Lichtjahre erstreckt. Der Nebel ist voller funkelnder Sterne und ein bestimmter Stern, R136a1, ist ein besonderer Blickfang.

Im Juli 2010 entdeckten Astronomen hier einen atemberaubenden Stern. Seine Helligkeit erreicht ein erstaunliches Niveau, nämlich das 6,16 Millionenfache der Sonne, was ihn zum bislang hellsten Himmelskörper im Universum macht. Dieser Stern, R136a1, ist zweifellos eine leuchtende Perle im Universum.

Der R136a1 ist nicht nur unglaublich hell, sondern hat auch eine erstaunliche Qualität. Seine Masse wird auf das 230- bis 345-Fache der Sonnenmasse geschätzt und macht ihn zu einem der massereichsten bekannten Sterne. Darüber hinaus beträgt seine Oberflächentemperatur bis zu 52.000 °C, fast das Zehnfache der Sonnentemperatur.

Im riesigen Universum ist R136a1 auch ziemlich groß. Sein Radius beträgt etwa das 35,4-fache des Sonnenradius, was etwa 24.638.400 Kilometern entspricht. Erstaunlicherweise kann dieser Stern 44.000 Sonnen beherbergen. Obwohl R136a1 im Vergleich zu anderen großen roten Riesen nicht riesig ist, ist die Masse im Universum das Symbol für den Wert von Himmelskörpern.

R136a1 ist auch ein Wolf-Rayet-Stern. Die Kernfusionsreaktion in seinem Inneren läuft extrem schnell ab und erzeugt ein empfindliches Gleichgewicht zwischen seiner Schwerkraft und dem Druck der nach außen gerichteten Strahlung des Sterns. Dieses Gleichgewicht führt dazu, dass auf der Oberfläche des Sterns ein Sternwind von bis zu mehreren tausend Kilometern pro Sekunde herrscht, wodurch er in nur einer Million Jahren etwa die 50-fache Masse der Sonne verliert. Dies bedeutet auch, dass die Masse von R136a1 früher viel größer war. Verglichen mit der sanften Sonne ist R136a1 zweifellos ein furchterregendes Monster im Universum.

R136a1 vs. die Sonne

▏Kann R136a1 das gesamte Sonnensystem beleuchten?

Wenn R136a1 im Kern des Sonnensystems platziert wird, kann es dann das gesamte Sonnensystem beleuchten? Lassen Sie uns zunächst die Beleuchtungsmöglichkeiten der Sonne untersuchen. Wie erstaunlich ist die Helligkeit der Sonne als hellster Himmelskörper im Sonnensystem?

Wissenschaftler sagen uns, dass die gesamte Strahlungsleistung der Sonne bis zu 3,86 × 10^26 Watt beträgt. Zum Vergleich: Die Leistung der elektrischen Lampen, die wir im Alltag nutzen, liegt üblicherweise zwischen 10 und 100 Watt. Je höher die Leistung der Glühbirne, desto heller ist sie. Daraus können wir uns vorstellen, wie erstaunlich die Helligkeit der Sonne ist. Selbst auf der Erde sind wir 150 Millionen Kilometer entfernt und wagen es immer noch nicht, direkt in das starke Licht der Sonne zu blicken. Hier auf der Erde beträgt die scheinbare Helligkeit der Sonne unglaubliche minus 26,74.

Wenn wir uns jedoch dem Rand des Sonnensystems nähern, werden wir feststellen, dass das Sonnenlicht allmählich schwächer wird. Wissenschaftler schätzen, dass der Radius des Sonnensystems etwa 1 Lichtjahr beträgt. In welchem ​​Ausmaß wird also die Helligkeit der Sonne abnehmen, wenn wir den Rand des Sonnensystems erreichen? Durch Berechnung der Umrechnungsformel zwischen scheinbarer Helligkeit und absoluter Helligkeit haben wir herausgefunden, dass seine Helligkeit mit der der Venus am Himmel vergleichbar ist, wenn diese am dunkelsten leuchtet. Dies lässt darauf schließen, dass die Sonne trotz ihrer Helligkeit nicht in der Lage ist, das gesamte Sonnensystem allein zu beleuchten.

Was ist also mit dem Stern R136a1? Sie ist 6,16 Millionen Mal heller als die Sonne. Was ist das für ein Konzept? Wissenschaftler haben die absolute Magnitude von R136a1 mit -12,24 gemessen. Dies bedeutet, dass die scheinbare Helligkeit von R136a1, wenn es 32,6 Lichtjahre von der Erde entfernt wäre, etwa der des Vollmonds entsprechen würde. Stellen Sie sich vor, Sie reisen in einer Vollmondnacht im Mondlicht und Sie werden die starke Leuchtkraft von R136a1 zutiefst zu schätzen wissen.

Wenn wir R136a1 an der Position der Sonne platzieren, würde seine scheinbare Helligkeit von der Erde aus gesehen unglaublich hell werden und -43,71 erreichen. Diese Helligkeit entspricht dem Bild, das wir sehen, wenn wir die Sonne aus einer Entfernung von 60.000 Kilometern außerhalb der Sonnenoberfläche beobachten. Um jedoch die gleiche Helligkeit wie die Sonne zu erreichen, müssten wir R136a1 in einer Entfernung von etwa 0,4 Lichtjahren beobachten – das entspricht einer Entfernung von 378,4 Milliarden Kilometern. Dies reicht aus, um zu beweisen, wie stark die Helligkeit von R136a1 ist.

Wie hell wäre R136a1 also ein Lichtjahr vom Rand des Sonnensystems entfernt? Nach der Berechnung stellten wir fest, dass seine scheinbare Helligkeit negativ 19,8 ist. Diese Helligkeit ist ähnlich oder heller als die Sonne, die wir auf dem Neptun sehen, oder ähnlich wie der Himmel am Abend kurz nach Sonnenuntergang. Man sollte jedoch bedenken, dass die Erde durch die enorme Hitze des hellsten Sterns im Zentrum des Sonnensystems augenblicklich versengt werden könnte.

Daher können wir den Schluss ziehen, dass R136a1, der hellste bekannte Stern im Universum, durchaus in der Lage ist, das gesamte Sonnensystem zu beleuchten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass wir ihn im Zentrum des Sonnensystems platzieren sollten. Trotz ihres blendenden Lichts birgt eine zu große Nähe zu einem Stern auch große Risiken und unbekannte Auswirkungen.

(Bild aus dem Internet)

Autor | Kiwi hat seinen Abschluss an der Lincoln University in Neuseeland gemacht. Er hat ein starkes Interesse an populärwissenschaftlichem Wissen und hat populärwissenschaftliche Artikel in vielen populärwissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Achten Sie auf Fakten und setzen Sie sich aktiv mit Spitzentechnologien auseinander.