Dieser Renaissance-Holzschnitt heißt Empedokles durchbricht die Kristallkugeln.
Die alten Astronomen glaubten, dass die Sterne an einer gigantischen Kristallkugel befestigt waren, die die Erde umgibt. In diesem Szenario befanden sich alle Sterne in der gleichen Entfernung von der Erde, und so hing die Helligkeit oder Dunkelheit der Sterne für die Alten nur von den Sternen selbst ab.,
In unserer Kosmologie befinden sich die Sterne, die wir allein in einer dunklen Nacht mit dem Auge sehen, in sehr unterschiedlichen Abständen von uns, von mehreren Lichtjahren bis über 1.000 Lichtjahren. Teleskope zeigen das Licht von Sternen in Millionen oder Milliarden von Lichtjahren Entfernung.
Wenn wir heute über die Helligkeit eines Sterns sprechen, können wir eines von zwei Dingen meinen: seine innere Helligkeit oder seine scheinbare Helligkeit. Wenn Astronomen von der Leuchtkraft eines Sterns sprechen, sprechen sie von der inneren Helligkeit eines Sterns, wie hell er wirklich ist., Die scheinbare Größe eines Sterns – seine Helligkeit, wie er von der Erde aus erscheint – ist etwas anderes und hängt davon ab, wie weit wir von diesem Stern entfernt sind.
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Astronomen listen häufig die Leuchtkraft von Sternen in Bezug auf die solare Leuchtkraft auf. Die Sonne hat einen Radius von etwa 696.000 Kilometern und eine Oberflächentemperatur von etwa 5800 Kelvin oder 5800 Grad über dem absoluten Nullpunkt., Gefrierpunkt von Wasser = 273 Kelvin = Oo Celsius
Zum Beispiel ist fast jeder Stern, den Sie mit bloßem Auge sehen, größer und leuchtender als unsere Sonne. Die überwiegende Mehrheit der Sterne, die wir allein nachts mit dem Auge sehen, sind Millionen-sogar Hunderte von Millionen-mal weiter entfernt als die Sonne. Unabhängig davon können diese fernen Sonnen von der Erde aus gesehen werden, da sie hunderte oder tausende Male heller sind als unser lokaler Stern.
Das heißt nicht, dass unsere Sonne ein Leichtgewicht unter den Sternen ist., Tatsächlich gilt die Sonne als leuchtender als 85% der Sterne in unserer Milchstraßengalaxie. Doch die meisten dieser weniger leuchtenden Sterne sind zu klein und schwach, um ohne optische Hilfe zu sehen.
Die Leuchtkraft eines Sterns hängt von zwei Dingen ab:
1. Radius Messen
2. Oberflächentemperatur
Radiusmessung
Nehmen wir an, ein Stern hat die gleiche Oberflächentemperatur wie die Sonne, hat aber einen größeren Radius. In diesem Szenario beansprucht der Stern mit dem größeren Radius die größere Leuchtkraft., Im folgenden Beispiel sagen wir, dass der Radius des Sterns 4 Solar ist (4 mal der Radius der Sonne), aber die gleiche Oberflächentemperatur wie unsere Sonne hat.
Wir können die Leuchtkraft des Sterns – relativ zur Sonne – mit der folgenden Gleichung berechnen, wobei L = Leuchtkraft und R = Radius:
L = R2
L = 42 = 4 x 4 = 16 mal die Leuchtkraft der Sonne
Obwohl der Stern VY Canis Majoris im Sternbild Canis Major eine viel kühlere Oberfläche hat, mehr als unsere Sonne, die schiere Größe dieses Sterns macht ihn zu einem superleuchtenden Stern., Es wird angenommen, dass sein Radius etwa 1400-mal größer ist als bei unserer Sonne und seine Leuchtkraft 270.000 größer ist als bei unserer Sonne.
Oberflächentemperatur
Auch wenn ein Stern den gleichen Radius wie die Sonne hat, aber eine höhere Oberflächentemperatur, übersteigt der heißere Stern die Sonne in Leuchtkraft. Die Oberflächentemperatur der Sonne liegt irgendwo bei 5800 Kelvin (9980o Fahrenheit). Das sind 5800 Grad über dem absoluten Nullpunkt, der kälteste mögliche Temperatur im Universum., Nehmen wir an, ein Stern hat die gleiche Größe wie die Sonne, aber seine Oberflächentemperatur ist doppelt so hoch in Grad Kelvin (5800 x 2 = 11600 Kelvin).
Wir verwenden die folgende Gleichung, um die Leuchtkraft des Sterns relativ zur Sonne zu lösen, wobei L = Leuchtkraft und T = Oberflächentemperatur und die Oberflächentemperatur gleich 2 Solar ist.
L = T4
L = 24 = 2 x 2 x 2 x 2 = 16-fache Leuchtkraft der Sonne
Leuchtkraft des Sterns = R2 x T4
Das HR-Diagramm kategorisiert Sterne nach Oberflächentemperatur und Leuchtkraft., Heiße blaue Sterne, über 30.000 Kelvin, links; und kühle rote Sterne, weniger als 3.000 Kelvin, rechts. Die am meisten leuchtenden Sterne – über 1.000.000 Solar-sind oben und die am wenigsten leuchtenden Sterne – 1.000.000 Solar – unten.
Die Leuchtkraft eines Sterns ist das Produkt des Radius im Quadrat der Oberflächentemperatur, die auf die vierte Potenz erhöht wird., Bei einem Stern mit einem Radius von 3 Sonnenstrahlen und einer Oberflächentemperatur von 2 Sonnenstrahlen können wir die Leuchtkraft dieses Sterns anhand der folgenden Gleichung ermitteln, wobei L = Leuchtkraft, R = Radius und T = Oberflächentemperatur:
L = R2 x T4
L = (3 x 3) x (2 x 2 x 2 x 2)
L = 9 x 16 = 144-fache der Leuchtkraft der Sonne
Farbe und Oberflächentemperatur
Haben Sie jemals bemerkt, dass Sterne in einer Reihe verschiedener Farben in einem dunkler Landhimmel? Wenn nicht, schauen Sie sich irgendwann Sterne mit einem Fernglas an. Farbe ist ein verräterisches Zeichen der Oberflächentemperatur., Die heißesten Sterne strahlen blau oder blau-weiß aus, während die coolsten Sterne deutlich rötliche Farbtöne aufweisen. Unsere gelb gefärbte Sonne zeigt eine moderate Oberflächentemperatur zwischen den beiden Extremen an. Spica dient als Paradebeispiel für einen heißen blau-weißen Stern, Altair: mäßig heißen weißen Stern, Capella: Mitte der Straße gelben Stern, Arcturus: lauwarm orange Stern und Betelgeuse: cool red supergiant.
Wie Astronomen die Massen von Doppelsternen lernen
Fazit: Einige extrem große und heiße Sterne strahlen mit der Leuchtkraft von einer Million Sonnen!, Aber andere Sterne sehen nur hell aus, weil sie in der Nähe der Erde sind. Astronomen nennen die wahre, intrinsische Helligkeit eines Sterns seine Leuchtkraft.
Bruce McClure ist seit 2004 Lead Writer für Earthskys populäre Tonight-Seiten. Er ist ein Sonnenuhr-Liebhaber, dessen Liebe zum Himmel ihn zum Titicacasee in Bolivien und zum Segeln im Nordatlantik geführt hat, wo er sein Celestial Navigation Certificate durch die School of Ocean Sailing and Navigation erhielt., Er schreibt und veranstaltet auch öffentliche Astronomie-und Planetariumsprogramme in und um sein Haus im Bundesstaat New York.