Astronomie: Scheinbare Helligkeit

Gehört zu: Astronomie
Siehe auch: Grenzgröße, Lichtverschmutzung, Entfernungsmessung, SI-Einheiten

Die Helligkeit von Sternen

Die (scheinbare) Helligkeit von Sternen misst der Astronom in „Größenklassen“, auch „Magnituden“ (mag) genannt.

Das geht auf die Babylonier zurück und wurde von Hipparch (190-120 v.Chr.) für seinen berühmten Sternkatalog übernommen.

Die hellsten Sterne sind „Größenklasse 1“ z.B. Antares, Regulus,…

Die dunkelsten, gerade noch sichtbaren Sterne sind „Größenklasse 6“. 

Noch dunklere Sterne, die nur noch in Teleskopen sichtbar sind, haben also Größenklassen wie 7, 8, 9,…

Es gibt aber auch hellere Sterne z.B.

  • Wega 0,0 mag
  • Sirius -1,45 mag
  • Venus (max.) -4,3 mag
  • Vollmond -12,7 mag
  • Sonne -26,8 mag
  • Die ISS: -2,0 mag bis -4,7 mag

In der Neuzeit wurde für die Helligkeiten eine logarithmische Skala definiert, weil das Auge Helligkeiten nach dem Weber-Fechner’schen Gesetz logarithmisch wahrnimmt.
Erhalten bleibt der klassische Helligkeitsunterschied von 5 Magnituden, der einen Helligkeitsunterschied vom Faktor 100 bedeutet. Ursprünglich wollte man die Helligkeitsskala so positionieren, das der Polarstern genau 2,0 mag hat.

Δ m = m1 – m0 = (-5 * log(Φ10))/log(100)

Wobei Φ der Lichtstrom (gemessen in Lumen)  ist, was ich in meinem Artikel über die physikalischen Maßeinheiten näher erläutere.

Absolut gesehen erscheint ein Stern, von dem ein Lichtstrom Φv (in Lumen) ausgeht, in einer scheinbaren Helligkeit von:

\( m = -14.2064 – 2.5 \log\Phi_v \)  mag

Von einem Stern der scheinbaren Helligkeit m geht ein Lichtstrom (gemessen in Lumen) aus von:

\( \Phi_v = 10^{(-m-14.2064)/2.5} Lumen \\\ \)

Die scheinbare Helligkeit eines Objekts beeinflusst auch seine Eignung als Beobachtungsobjekt  (z.B. Grenzgröße, Lichtverschmutzung etc.).

Große Konjunktion von Jupiter und Saturn

Am 21.12.2020 hatten wir eine sog. “Große Konjuntion” von Jupiter und Saturn, wo die beiden Planeten sich bis auf ca. 6 Bogenminuten nahe kamen.

Die Helligkeit des Jupiters war: -1.97 mag  = 1.2748 10-5 Lumen

Die Helligkeit des Saturns war: 0,63 mag = 0.1163 10-5 Lumen

In der Summe also 1.3911 10-5 Lumen, was einer scheinbaren Helligkeit von zusammen -2.06 mag entspricht

Absolute Helligkeit

Unter der absoluten Helligkeit versteht man in der Astronomie die scheinbare Helligkeit, die ein Stern in einer festgelegten Standardentfernung von 10 Parsec (32,6 Lichtjahre) haben würde. Das ist eine Zustandsgröße, die die Leuchtkraft eines Sterns beschreibt.

Die Differenz zwischen scheinbarer Helligkeit m und absoluter Helligkeit M wird Entfernungsmodul genannt, denn sie steht in festem Zusammenhang zur Entfernung r (gemessen in Parsec). Aus der Festlegung der Helligkeitsstufen folgt:

\(m – M = 5 \cdot \lg{(r – 1)}  \)