Die Farben der Sterne

Einleitung

Das Sternenlicht reicht von feurigen Rottönen bis zu eisigen Blautönen und offenbart eine Vielzahl von Farben, die die einzigartigen Eigenschaften und Prozesse dieser Himmelskörper widerspiegeln. Doch was beeinflusst die Farbe eines Sterns genau?

Die Oberflächentemperatur eines Sterns ist der Hauptfaktor für seine Farbe. Sterne mit höheren Temperaturen strahlen blaueres Licht aus, während kühlere Sterne rötlicheres Licht aussenden. Dies können wir sogar in einer Kerzenflamme oder einem Lagerfeuer beobachten. Das Zentrum der Flamme erscheint immer weiß oder bläulich, während die äußeren Schichten gelb, orange oder rot wirken.

In diesem Artikel erkunden wir die faszinierende Welt der Sternfarben, untersuchen, welche weiteren Faktoren sie beeinflussen, klassifizieren Sterne nach ihrer Temperatur und erfahren, wo unser liebster Stern in unserem Sonnensystem – die Sonne – in diesem Diagramm steht.

Was beeinflusst die Farbe von Sternen?

Oberflächentemperatur und Entfernung zur Erde

Die Farbe eines Sterns wird hauptsächlich von zwei Faktoren beeinflusst: seiner Oberflächentemperatur und seiner Entfernung zur Erde.

Oberflächentemperatur: Sterne senden Licht über ein Farbspektrum aus. Heißere Sterne erscheinen bläulich, während kühlere Sterne rötlich wirken.
Das erklärt das Wiensche Verschiebungsgesetz, das besagt, dass heißere Objekte Licht mit kürzeren Wellenlängen (blaueres Licht) aussenden, während kühlere Objekte Licht mit längeren Wellenlängen (roteres Licht) abgeben. Zum Beispiel haben blau-weiße Sterne wie Sirius Oberflächentemperaturen von über 10.000 Kelvin, während rote Sterne wie Beteigeuze etwa 3.000 Kelvin heiß sind.

Unsere Sonne strahlt im Allgemeinen ein weißes Licht aus, da sie bei etwa 6.000 Kelvin brennt. Diese Weißfärbung ist weiter draußen im Weltraum deutlicher zu erkennen. Von der Erde aus – in einer Entfernung von 149,6 Millionen Kilometern – erscheint das Licht jedoch gelblich oder golden. Dies liegt daran, dass wir aus unserer Position Blitze des Brennprozesses wahrnehmen.

Entfernung zur Erde: Die Entfernung eines Sterns kann ebenfalls seine scheinbare Farbe beeinflussen, wie wir sie von der Erde aus sehen. Sterne erscheinen schwächer und rötlicher, je weiter sie von uns entfernt sind, da Gas- und Staubwolken im Weltraum ihr Licht blockieren oder streuen.

Dieses Phänomen, bekannt als interstellare Extinktion, sorgt dafür, dass entfernte Sterne einen rötlicheren Farbton zeigen, verglichen mit ihrer tatsächlichen Farbe.

Bilder, die im Abstand von 60 Sekunden aufgenommen wurden, zeigen, wie Sterne ihre Farben ändern können. Bildnachweis: Amanda Cross

Stellare Klassifikationen: OBAFGKM

Nein, der Titel ist nicht das Ergebnis davon, dass jemand wahllos auf der Tastatur getippt hat – auch wenn es auf den ersten Blick so wirken mag. Tatsächlich stehen diese Buchstaben für die verschiedenen Sterntypen oder, genauer gesagt, die stellaren Klassifikationen.

Heute klassifizieren wir die meisten Sterne nach dem Morgan-Keenan-System (MK) mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M. Diese Klassen werden den Sternen entsprechend ihrer Temperatur und Farbe zugewiesen. Laut dieser Skala sind die heißesten Sterne, die für uns auf der Erde bläulich erscheinen, Sterne der Klasse O, während die kühlsten Sterne in roten oder orangenen Farbtönen zur Klasse M gehören.

Blaue Sterne

Sterne, die blau erscheinen, überschreiten oft eine Oberflächentemperatur von 10.000 Grad Celsius. Diese hohen Temperaturen führen dazu, dass sie Licht mit kürzeren Wellenlängen aussenden, das unsere Augen als blau wahrnehmen. Blaue Sterne sind meist massereich und jung, da sie ihren nuklearen Brennstoff sehr schnell verbrauchen und dabei intensives blaues Licht abgeben. Beispiele für blaue Sterne sind Rigel im Sternbild Orion und Spica im Sternbild Jungfrau.

Weiße Sterne

Sterne, die weiß erscheinen, haben Oberflächentemperaturen zwischen 7.500 und 10.000 Grad Celsius. Diese Temperaturen erzeugen eine ausgeglichene Lichtemission über das sichtbare Spektrum, ohne dass eine Farbe dominiert. Weiße Sterne sind oft mittelgroß und befinden sich in den mittleren Phasen ihres Lebenszyklus. Beispiele für weiße Sterne sind Sirius, der hellste Stern am Nachthimmel, und Wega, einer der hellsten Sterne der nördlichen Hemisphäre.

Gelbe Sterne

Sterne, die gelb erscheinen, haben typischerweise Oberflächentemperaturen zwischen 5.000 und 7.500 Grad Celsius. Gelbe Sterne sind oft mittelalt und mittelgroß und befinden sich in einer Übergangsphase von der heißeren, bläulicheren zur kühleren, rötlicheren Stufe ihrer Entwicklung. Beispiele für gelbe Sterne sind unsere Sonne, die ein weißlich-gelbes Licht abstrahlt, und Capella, einer der hellsten Sterne im Sternbild Fuhrmann (Auriga).

Orange Sterne

Sterne, die orange erscheinen, haben Oberflächentemperaturen zwischen 3.500 und 5.000 Grad Celsius. Orange Sterne sind im Allgemeinen kühler und weniger massereich als gelbe oder weiße Sterne und haben eine längere Lebensdauer. Beispiele für orange Sterne sind der Überriese im Sternbild Orion, Arktur, einer der hellsten Sterne des nördlichen Himmels, und der hellste Stern im Sternbild Bärenhüter (Boötes).

Rote Sterne

Sterne, die rot erscheinen, haben in der Regel niedrigere Oberflächentemperaturen als Sterne anderer Farben, typischerweise zwischen 2.500 und 3.500 Grad Celsius. Rote Sterne sind oft kühler und weniger massereich als andere Sterne. Sie befinden sich häufig in den späteren Phasen ihrer Entwicklung, wie etwa Rote Riesen oder Rote Zwerge. Beispiele für rote Sterne sind Beteigeuze, ein roter Überriese im Sternbild Orion, und Antares, ein roter Überriese im Sternbild Skorpion (Scorpius).

 
Grüne und violette Sterne

Grüne Sterne sind äußerst selten, und wir beobachten sie normalerweise nicht am Nachthimmel. Tatsächlich gibt es keine Sterne, die reines grünes Licht ausstrahlen. Die Wahrnehmung grüner Sterne kann unter bestimmten Bedingungen auftreten, wie etwa durch atmosphärische Effekte oder ungewöhnliche Wechselwirkungen mit der Optik eines Teleskops.

Dasselbe gilt für violette Sterne. Sie können violett erscheinen, wenn sich bestimmte Blautöne und Rottöne kombinieren, doch echte violette Sterne existieren in der Natur nicht.

Wie wird die Sonne klassifiziert?

In dieser Sternenklassifikation wird unser wichtigster Stern, die Sonne, als ein Hauptreihenstern der G-Klasse eingestuft. Oft nennen wir sie einen Gelben Zwerg, obwohl ihre tatsächliche Farbe eher weiß ist.

Als Hauptreihenstern befindet sich die Sonne in einer stabilen Phase ihres Lebenszyklus. Diese Klassifizierung hilft Astronomen, den Platz der Sonne unter den Milliarden von Sternen im Universum zu verstehen und bietet wertvolle Erkenntnisse über ihre Struktur, ihr Verhalten und ihren Entwicklungspfad.

Können Sterne ihre Farbe ändern?

Ja, Sterne können im Laufe der Zeit aus verschiedenen Gründen ihre Farbe ändern:

Temperaturveränderungen: Die Oberflächentemperatur eines Sterns bestimmt maßgeblich seine Farbe. Wenn ein Stern altert, kann sich seine Temperatur durch interne Prozesse ändern. Ein junger Stern kann beispielsweise als heißer, blauer Riese beginnen, aber im Laufe der Zeit abkühlen, wenn er seinen nuklearen Brennstoff verbraucht. Dadurch entwickelt er sich zu einem kühleren, roten Riesen.

Entwicklungsstadium: Sterne durchlaufen verschiedene Entwicklungsphasen, die ihre Farbe beeinflussen können. Wenn ein Stern seinen Wasserstoffvorrat erschöpft und zu einem Roten Riesen wird, sinkt seine Oberflächentemperatur, wodurch er mehr rotes Licht abstrahlt. In späteren Phasen kann ein Stern seine äußeren Schichten abstoßen und seinen heißen Kern freilegen, was ihn blau oder weiß erscheinen lässt.

Zusammensetzung: Die chemische Zusammensetzung eines Sterns hat ebenfalls Einfluss auf seine Farbe. Sterne mit unterschiedlichen Elementen strahlen Licht in verschiedenen Wellenlängen ab, was ihre wahrgenommene Farbe beeinflussen kann. Ein Stern mit einem hohen Anteil an schweren Elementen kann beispielsweise blauer erscheinen als ein Stern mit weniger dieser Elemente.

Interaktionen mit anderen Objekten: Sterne können mit anderen Himmelsobjekten in ihrer Umgebung interagieren, wie zum Beispiel Begleitsternen oder Staub- und Gaswolken. Diese Interaktionen können beeinflussen, wie der Stern Licht aussendet oder streut, wodurch sich seine Farbe ändern kann. Wenn beispielsweise ein Stern eng um einen anderen Stern kreist, kann der Gravitationszug ihre Form und Temperatur beeinflussen, was zu Farbveränderungen führt.

Fazit

Um unsere Erkundung der Sternfarben und der Gründe für ihre Unterschiede zusammenzufassen, hier die wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Artikel:

1. Die Oberflächentemperatur eines Sterns und seine Entfernung zur Erde beeinflussen hauptsächlich seine Farbe. Heißere Sterne strahlen bläuliches Licht ab, während kühlere Sterne rötliches Licht emittieren. Sterne erscheinen zudem schwächer und rötlicher, je weiter sie von der Erde entfernt sind.
2. Sterne werden nach ihrer Temperatur im OBAFGKM-System klassifiziert. O-Sterne sind die heißesten und erscheinen blau, während M-Sterne die kühlsten sind und rot erscheinen. Unsere Sonne, ein Hauptreihenstern der G-Klasse, strahlt ein weißlich-gelbes Licht ab.
3. Abhängig von ihrer Oberflächentemperatur zeigen Sterne eine Vielzahl von Farben – von blau und weiß über gelb und orange bis hin zu rot. Blaue Sterne sind meist jung und massereich, während rote Sterne kühler und weniger massereich sind und sich oft in den späteren Entwicklungsstadien befinden.
4. Grüne oder violette Sterne sind selten und typischerweise nicht am Nachthimmel zu beobachten. Grüne Sterne können unter bestimmten Bedingungen wahrgenommen werden, doch violette Sterne existieren in der Natur nicht.
5. Sterne können im Laufe der Zeit ihre Farbe ändern, aufgrund von Temperaturveränderungen, Entwicklungsstadien und Interaktionen mit anderen Objekten in ihrer Nähe.

Quelle

1. O’Connell (27 March 2023). "Magnitude and Color Systems." Caltech ASTR 511.
2. Wikipedia - "Stellar Classification"
3. NASA - "Star Types"
4. NASA - "Star Basics"
5. LCO - "Magnitude and Color"
6. LCO - "Apparent Magnitude"