Astronomietagebuch – Teil 3: Mach mal‘s Licht aus. Danke, langt

Diese Woche beschäftigt uns noch immer die Supernova um die es im letzten Text ging. Aber bevor wir uns der Frage widmen, wieso diese Supernova so hell strahlt und wie man diese Helligkeit messen kann, gab es für Amateurastronomen diese Woche noch ein schönes Objekt zu beobachten.

2015 JO25 ist der Name eines Asteroiden, der uns vor einigen Tagen in 1,7 Millionen Kilometern Entfernung einen Besuch abgestattet hat. Mitbekommen hat das allerdings nur, wer sich für das Thema interessiert. Mit diesem Abstand zu Erde eignet er sich zum Glück nicht für die diversen Weltuntergangsszenarien, die sonst bei Himmelskörpern in der Erdnähe beschworen werden.
Vielleicht lag es auch daran, dass man Asteroiden wie diesen ohnehin nicht so leicht findet. Es ist ein kleines, sehr schnelles Objekt (was im All total selten vorkommt, ich weiß), was bedeutet, dass man gezielt nach ihm suchen muss. Und alleine die Koordinaten, die seinen Ort angeben, können da schon zum Problem werden. Diese werden in unserem Fall nämlich immer relativ zum Erdmittelpunkt angegeben, was bedeutet, dass man je nach Position auf unserem eiförmigen Planeten diverse Korrekturen vornehmen darf, bis man ihn gefunden hat. Hat man JO25 jetzt gefunden und möchte noch ein bisschen was von ihm sehen, muss man das Teleskop auf eine möglichst große Brennweite einstellen, was bedeutet, dass man quasi einen „Bildausschnitt“ am Himmel vergrößert. Der Knackpunkt ist, dass der sichtbare Ausschnitt des Himmels dadurch geringer wird. Ein schönes Beispiel aus dem Alltag wäre der Blick durch ein Fernglas. Das was man sieht, sieht man vergrößert, man sieht aber leider nicht mehr so viel wie ohne das Fernglas. Sowas ähnliches dürfte sich auch der Herr gedacht haben, der sich im Hörsaal in die letzte Reihe setzte und ein mitgebrachtes Fernglas dazu benutzt hat, die Tafel und die Projektion des Beamers besser lesen zu können. Natürlich reicht es nicht, nur zur richtigen Zeit am richtigen Fleck nachzusehen, um den Asteroiden zu finden. Es muss auch genügend Licht vorhanden sein, um ihn sehen zu können. Wenn das alles passt, sieht es so aus:

Man sieht ganz klar, wie sich der Asteroid bewegt, aber dabei scheint er quasi genau so hell zu leuchten, wie die Sterne im Hintergrund. Und das obwohl er lediglich von der Sonne angestrahlt wird und wir dieses reflektierte Licht sehen. Aber wie hell strahlt der Asteroid denn? Wie hell strahlt er im Vergleich zur Sonne oder im Vergleich zu Sternen, die weiter weg von der Erde sind? Dafür müssen wir uns mit der Optik beschäftigen und ein bisschen über Einheiten reden, in denen Licht gemessen wird, also Lux, Lumen, Candela, Magnitude und so weiter.
Ich weiß nicht wer sich das ausgedacht hat, aber ein Lux ist die Lichtstärke von einem Lumen pro Quadratmeter, ein Candela ist nicht nur die Lichtstärke von einem Lumen mal dem Raumwinkel (angegeben in Steradiant), sondern auch die Leuchtkraft einer Kerze und überhaupt ist ein Lumen die SI-Einheit des Lichtstroms, ist also alles gar nicht kompliziert. Zum Glück brauchen wir das alles hier gar nicht, ich wollte nur ein bisschen meckern.

Wir reden über die Magnitude (abgekürzt „mag“). Die Magnitudenskala findet ihren Ursprung schon in der babylonischen Astronomie, wo man die Sterne anhand ihrer Helligkeit in 6 Größenklassen einteilte, wobei die Sterne die am hellsten leuchteten, mit einer 1 bewertet wurden, dunklere Sterne dementsprechend absteigend mit Zahlen zwischen 2 und 6. Eine detailliertere Einordnung der Helligkeiten war lange Zeit gar nicht möglich, da sich „Helligkeit“ nur schwer messen lässt.
Diese Skala wurde in die moderne Definition der Magnitude übernommen, erweitert und folgendermaßen wissenschaftlich definiert: Ein Stern der Klasse 1 strahlt hundertmal heller als ein Stern der Klasse 6, das heißt, ein Stern der Klasse 1 strahlt 2,5 Mal heller, als ein Stern der Klasse 2. Bei einer Größenordnung von 30 mag leuchtet ein Stern also ungefähr 3,5 Milliarden Mal schwächer als ein Stern der Klasse 6, welche wir mit bloßem Auge gerade noch so erkennen können. Sterne die noch heller leuchten als die der Klasse 1 bekommen negative Vorzeichen.
Diese scheinbare Helligkeit ordnet also das Licht ein, das auf die Erde trifft. Dabei sind aber die Entfernung, Temperatur und Größe des strahlenden Himmelskörpers absolut irrelevant. Das heißt, ein kleiner Stern in der „Nähe“ der Erde könnte genauso hell leuchten wie eine supermassereiche Sonne, die leider ein paar tausend Lichtjahre von uns entfernt ist. Das ist zwar ein nettes Ergebnis, erzählt uns aber leider gar nichts über die tatsächliche Leuchtkraft des Sterns, ganz zu schweigen von anderen Parametern, die sich aus dieser Leuchtkraft berechnen lassen. Um die unterschiedlichen Abstände der Himmelskörper auszugleichen, verwendet man eine Formel, die uns sagt, wie hell Objekte am Himmel strahlen würden, wenn sie alle denselben Abstand zur Erde hätten. Dieser normierte Abstand beträgt 32,6 Lichtjahre, oder auch 10 Parsec.

Die Berechnung dieser absoluten Helligkeit ist relativ kompliziert und funktioniert nur, wenn man vorherige Informationen zu dem betreffenden Stern hat. Man benötigt entweder seinen Abstand zur Erde, der sich über die Parallaxe berechnen lässt oder man nutzt ein Spektrometer, mit dem man die Elemente erkennen kann, aus denen der Stern besteht. Die Zusammensetzung des Sterns lässt direkte Rückschlüsse auf seine Masse und seine Temperatur zu, woraus man dann ebenfalls Rückschlüsse auf seine Helligkeit ziehen kann.

Und zum Abschluss dieses Textes möchte ich Jupiter meinen tiefsten Dank aussprechen. Asteroiden wie 2014 JO25 besuchen uns zwar regelmäßig, aber es ist zu vermuten, dass gehäufte Einschläge solcher Brocken auf der Erde deshalb zu einer Rarität geworden sind, weil der Jupiter mit seiner immensen Masse und Anziehungskraft quasi der Rattenfänger ist, der Asteroiden ablenkt, die von weit außen kommen und auf unsere Sonne zielen.

Danke Bro <3 Gemeinfrei
Danke Bro <3
Gemeinfrei

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