Wenn der Abendstern untergeht: Sirius, das Glanzlicht des Winterhimmels

Derzeit dominiert die Venus den abendlichen Himmel und baut ihre Helligkeit bis zum 17. Februar noch aus. Erst danach beendet die Venus so langsam ihren Auftritt als Abendstern und zieht sich vom Abendhimmel zurück.

Ist die Venus am späten Abend untergegangen, heißt es Vorhang auf, für die zweite große Himmelslaterne, nämlich den Stern Sirius! Er ist der hellste Stern am Himmel überhaupt und daher nicht zu übersehen. In unseren Breitengraden steht er immer tief am südlichen Horizont, was ihn wunderbar funkeln lässt.
Wer sich unsicher ist, ob es sich bei dem hellen Licht wirklich um Sirius handelt, kann sich am berühmten Sternbild Orion orientieren. Folgt man der Linie der drei Gürtelsterne nach links unten, trifft man auf Sirus im Sternbild Großer Hund.

Sirius um Großen Hund. Quelle: Stellarium

 Da Sirus der hellste Stern in diesem Sternbild ist und der Große Hund auf lateinisch Canis Major heißt, wird Sirius auch Alpha Canis Majoris genannt, kurz Alpha CMa. Diese Namenskonvention geht auf den Sternatlas Uranometria von Johannes Bayer aus dem Jahre 1603 zurück.

Die Helligkeit von Sirius ist eine Folge seiner Nähe: Nur der Stern Alpha Centauri steht von allen, mit dem bloßem Auge sichtbaren Sterne näher. Da Alpha Centauri aber in unseren Breitengraden nicht sichtbar ist, ist Sirius für uns der nächstgelegene Nachbar unserer Sonne. Er befindet sich in 8,6 Lichtjahren Entfernung.

Dem Astronomen Edmond Halley, nach dem der berühmte Komet 1P/Halley benannt wurde, viel im Jahre 1718 auf, dass Sirus eine große Eigenbewegung hat, das heißt, er bewegt sich messbar zwischen den anderen Sternen hindurch (etwa 1,5 Vollmonddurchmesser in 2000 Jahren). Eine große Eigenbewegung lässt darauf schließen, dass der Stern nahe steht, so wie sich ein tief fliegendes Flugzeug scheinbar schneller über den Himmel bewegt, als ein hoch fliegendes. Solch ein Stern ist besonders geeignet, um mit der Parallaxenmethode seine Entfernung zu bestimmten.

Der Astronom Friedrich Wilhelm Bessel (1784 - 1846) untersuchte daher die Bewegung von Sirius genauer und stellte fest, dass sich Sirius nicht geradlinig über den Himmel bewegt, sondern in einer Schlangenbewegung. Daraus schloss er, dass Sirius einen unsichtbaren Begleiter hat. Die Schlangenbewegung ergibt sich aus der Überlagerung der Eigenbewegung mit der Umlaufbewegung der beiden Sterne um ihr gemeinsames Massezentrum.

Sirius ist also ein Doppelstern. In der üblichen Notation werden seine beiden Kompontenen Sirius A und Sirius B genannt. Das ist an sich nicht ungewöhnlich, denn etwa zwei Drittel aller Sterne entpuppen sich bei genauerem Hinsehen als Doppelsterne, bzw. sogar Mehrfachsternsysteme. Dies gilt zum Beispiel auch für den bereits erwähnten Stern Alpha Centauri.

Ungewöhnlich bei dem Doppelsternsystem Sirius ist jedoch, dass die Hauptkomponente Sirus A so extrem viel heller ist, als die Komponente Sirius B. Diese Aufnahme, die mit dem Weltraumteleskop Hubble gelang, verdeutlicht den gewaltigen Unterschied:

Quelle: NASA, STScI

In dem hellen Glanz von Sirius A geht das "Pünktchen" Sirus B beinahe unter. Auch für Amateurastronomen, die Sirius B beobachten wollen, stellt der Kontrast die größte Hürde dar.

Sirus A ist ein Hauptreihenstern, so wie unsere Sonne auch. Das heißt, er fusioniert in seinem Inneren Wasserstoff zu Helium. Seine blau-weiße Farbe ist ein Indiz dafür, dass er allerdings über eine etwas höhere Oberflächentemperatur*) verfügt, wie unsere Sonne. Es sind 9.400 Kelvin, gegenüber den 5.800 Kelvin bei unserer gelblichen Sonne. Ursache dafür ist die um den Faktor 2,36 höhere Masse von Sirius gegenüber unserer Sonne, was auch dazu führt, dass der Stern fast doppelt so groß wie die Sonne ist.

Sirius B hingegen unterscheidet sich grundlegend von unserer Sonne. Dieser Stern steht am Ende seiner Entwicklung. Er hat die Hauptreihe bereits verlassen und dabei in einem letzten "Todeskampf" seine äußere Hülle abgestoßen. Was wir sehen, ist der übrig gebliebene heiße Kern der "Sternleiche".

Astronomen sprechen bei einem Objekt wie Sirius B von einem Weißen Zwerg. Dieser hat eine unfassbar hohe Oberflächentemperatur von 25.000 Kelvin. Trotzdem strahlt Sirius B bei weitem nicht so hell, wie der viel kühlere Hauptreihenstern Sirius A. Der Grund ist, dass der Weiße Zwerg ein sehr kompaktes Objekt ist, von der Größe unserer Erde. In diesem kleinen Volumen ist etwa eine Sonnenmasse Materie komprimiert. Das führt zu einer sehr hohen Dichte: Ein Kubikzentimeter Materie von Sirius B hat eine Masse von vier Tonnen!

Man kann sich die hohe Dichte von Sirius B auch über die Fluchtgeschwindigkeit veranschaulichen: Wenn eine Rakte von der Erde mit einer Geschwindigkeit von elf Kilometern pro Sekunde abgeschossen wird, ist sie schnell genug, um die Erde für immer zu verlassen. Auf Sirius B wäre eine Geschwindigkeit von 7.300 Kilometern pro Sekunde nötig!

Die Grafik fasst dies noch einmal zusammen:

Quelle: Wikipedia

Es handelt sich um ein sogennantes Hertzsprung-Russel-Diagramm. Die Abszisse gibt die Temperatur wieder und zwar etwas ungewohnt mit den hohen Temperaturwerten links. Der heiße Sirius A steht also links von der kühleren Sonne. Die Ordinate wiederum ist ein Maß für die Helligkeit des Sterns. Die meisten Sterne befinden sich auf der Hauptreihe, die das Diagramm diagonal durchzieht: je heißer ein Stern, desto leuchtkräftiger. Sirius B hat die Hauptreihe verlassen. Er existiert im Reich der Weißen Zwerge: Heiße Körper mit geringer Helligkeit.

So lockend und hell Sirius am winterlichen Himmel leuchtet, so wenig einladend ist dieses Sternsystem für uns Menschen. Im Hinblick auf potenzielle Bewohnbarkeit ist der stellare Nachbar Alpha Centauri interessanter und auch "nur" etwa halb so weit entfernt.

Anmerkung: *) Ein Stern hat natürlich keine Oberfläche, da es sich um eine Kugel aus heißen Plasma handelt. Da aber der Großteil des abgestrahlten Lichts in einer dünnen Schale erzeugt wird, der sogenannten Photosphäre, scheint der Stern eine Oberfläche zu haben. Die Farbtemperatur der Photosphäre ist dann die Oberflächentemperatur.