Warum weiß man, dass es diese Sonne (VY Canis Majoris) gibt?
VY Canis Majoris soll ja der größte Stern im Universum sein, aber woher sollen die Wissenschaftler das wissen, wenn sie 5000 Lichtjahre entfernt ist?
6 Antworten
Also jetzt mal ganz unabhängig davon, ob VY Canis Majoris der größte Stern im Universum ist: es gibt in der Astronomie verschiedene Methoden, Informationen über die Masse und den Radius eines Sternes herauszufinden.
Wir bekommen ja Informationen von VY Canis Majoris bis zu uns nach Hause geliefert: Sein Licht. Und aus dem Licht eines Sternes kann man sehr viel über den Stern erfahren.
Licht ist ja so etwas wie elektromagnetische Strahlung verschiedener Wellenlängen, ein kleiner Teil davon ist sichtbar, kurzwelliger sind dann UV, Röntgen- und Gammastrahlen, langwelliger sind IR und Radiowellen. Ein Stern strahlt in allen Wellenlängenbereichen ab, also auch Anteile, die wir nicht sehen können, aber durchaus mit Messgeräten messen können. Die Verteilung der Energie über alle diese Wellenlängen nennt man das Spektrum; ein Spektrum zeigt also, wieviel LIcht bei einer bestimmten Wellenlänge vom Stern zu uns kommt.
Sternenspektren bestehen aus einem kontinuierlichem (also gleichmäßg verlaufenden) Spektrum, in dem scharf begrenzte schwarze Linien (die Spektrallinien) zu sehen sind.
Aus dem Kontinuum, der gleichmäßigen Verteilung des Lichts, kann man auf die Oberflächentemperatur des Sterns schließen; bläuliche Sterne sind heißer als rötliche. Aus den Spektrallinien kann man auf die chemische Zusammensetzung der Sternatmosphäre, die Temperatur- und Druckverläufe in der Atmosphäre und auf die Rotation des Sternes schließen.
Auch seine scheinbare Helligkeit (wie hell er also bei uns aussieht) liefert wichtige Informationen, besonders, wenn man weiß, wie weit der Stern entfernt ist (aus der Messung der Parallaxe beispielsweise). Denn dann kann man aus der scheinbaren Helligkeit errechnen, wie hell der Stern tatsächlich (also in einer normierten Entfernung) ist - und wieviel Energie er insgesamt pro Zeiteinheit abstrahlt. Das wäre dann die Leuchtkraft des Sterns.
Alle diese Zustandgrößen eines Sternes hängen auch miteinander zusammen, so dass man aus ihnen (v.a. Leuchtkraft und Temperatur) auch auf den Radius eines Sternes schließen kann.
Den Radius eines Sternes kann man bei Sternen, die nicht zu weit entfernt sind, aber auch direkt über Beobachtungen von Sternbedeckungen oder interferometrisch messen.
Bei nicht zu kleinen Sternen kann man bei Sternbedeckungen durch den Mond die Zeit messen, die es dauert, bis der Stern ganz vom Mond bedeckt ist - und daraus auf die Sterngröße schließen. Bei Bedeckungsveränderlichen (also Doppelsterne, deren Helligkeit schwankt, weil sie zeitweise von der Erde aus hintereinander stehen), kann man die Sternradien aus der Dauer dieser Helligkeitsschwankungen bestimmen.
Beim Interferometer wird das Sternenlicht zuerst mit Spiegeln gespalten und dann im Fokus des Teleskops wieder zusammengeführt, so dass es mit sich selbst Interferenzen bildet (sich überlagert). Bei dieser Überlagerungen kommt es zu typischen Interferenzmustern, die mit dem Abstand der Spiegel und dem Winkeldurchmesser des Sterns (der ja seiner Größe entspricht) variieren. Durch verändern des Spiegelabstandes kann man soe den Winkeldurchmesser messen und damit seine Größe.
Du siehst: Man kann von der Erde aus sehr viel über Sterne lernen!
Hallo ANTIHEROxx! :)
Zunächst einmal basieren all diese Fakten auf wissenschaftlichen Rechnungen die allerdings nur angenährt sind. Es ist also noch lange nicht klar, dass VY Canis Majoris wirklich der größte uns bekannte Stern ist. Das Universum ist groß!
Um die spezifischen Eigenschaften eines Sterns zu überprüfen müssen wir nicht extra hinfliegen. Das Licht von ihnen kommt freundlicherweise zu uns, und aus diesem Licht lassen sich sehr viele Informationen herleiten.
Besonders wichtig ist hier das Sternspektrum. Aus dem Sternspektrum lässt sich zum Beispiel ermitteln, wie die Elemente eines Sterns an seiner Oberfläche chemisch verteilt sind. Besitzt ein Stern Linien im Spektrum, die nicht nur Wasserstoff und Helium auszeichnen, sondern vielleicht auch Titanoxid, dann haben wir es wahrscheinlich mit einem jungen Stern zu tun. Der Grund dafür, ist recht trivial, auf den will ich an der Stelle jedoch nicht weiter eingehen.
Die Masse der Sterne jedoch, kann nicht aus dem Spektrum erlesen werden. Für die Massenbestimmung von Sternen brauch man eine andere Kraft: Die Gravitation! Wenn sich zwei Sterne in einem Doppelsternsystem anziehen, dann macht sich das auf ihre Bahnen, auf ihr Spektrum und die daraus resultierende Rotverschiebung bemerkbar.
Die Profis können unter dem Einfluss des 3. Keplerschen Gesetzes dann die Massen der Sterne bestimmen. Das reicht jedoch schon an die etwas höhere Physik ran! ;)
Um die Masse von VY Canis Majoris zu bestimmen, brauchte man also etwas, das ihn anzieht oder etwas das von VY Canis Majoris angezogen wird. Hat man was gefunden? Nein = Doof!
Die Masse von VY Canis Majoris konnte man also nur empirisch herleiten, indem man auf andere Messmethoden zurückgriff. Es gibt nebenbei natürlich einige Beziehungen, die die Masse eines Sterns annähern können. Dafür muss jedoch die Leuchtkraft und am besten der Radius und die Effektivtemperatur des Sterns bekannt sein.
Der Radius lässt sich allerdings bei sehr großen Sternen auch durch die Michelson-Interferometer Methode messen. Das doppelte des Radius war der Durchmesser! (Mathematik 7.Klasse). Damit hat man schon einmal 2 weitere Größen.
Die Leuchtkraft übrigens stellt oft ein großes Problem in der Astronomie dar. Ein Objekt scheint heller, wenn es sich näher an uns befindet. Es ist aber genau so gut möglich, dass ein leuchtstarkes Objekt genau so hell ist wie ein eher leuchtschwaches, das leuchtstarke ist jedoch dann weiter entfernt.
Man muss daher versuchen alle Objekte in eine gleiche Entfernung zu setzen um sie anhand ihrer Helligkeit tatsächlich miteinander vergleichen zu können. Man hat dafür einen Wert von 10 Parsec genommen. 1 Parsec = 3,26 Lichtjahre, also 10 Parsec = 32,6 Lichtjahre. Die Helligkeit eines Objekts in einer Entfernung von 32,6 Lichtjahren nennt man auch "absolute Helligkeit". Die scheinbare Helligkeit ist die am Nachthimmel gemessene unabhängig von der Entfernung!
Kennt man die Entfernung zum Objekt, kann man die scheinbare Helligkeit in die absolute Helligkeit umrechnen und so erhält man einen Wert, der Objekte mit ihrer Helligkeit in einen hervorragenden Vergleich stellt.
Letztendlich verrät uns das Licht so ziemlich alles über Sterne. Da die Masse nur durch Massenanziehung bestimmt werden kann, und man diese bei Canis Majoris nicht beobachtet hat, muss man aufgrund anderer Zustandsgrößen auf seine Masse schließen.
Übrigens gibt es noch einen weiteren Kandidaten für den größten Stern nämlich "Eta Carinae". Glaub mir mal, wenn noch 120 Milliarden weitere Galaxien mit jeweils 150 Milliarden Sternen in ihrem Innern existieren, dann ist die Wahrscheinlichkeit nicht niedrig, dass es noch größere Sterne gibt, auch wenn die Massengrenze momentan auf 120 Sonnenmassen gesetzt wurde. Ein massereicherer Stern würde sofort unter seiner Schwerkraft kollabieren und unmittelbar nach seiner Geburt sterben.
LG Pflanzengott! :)
Könnte es sein, dass Du wissen willst, warum man von einem Stern der ca. 5000 Lichtjahre entfernt behauptet, er sei der größte Stern des Universums?
Das ist angesichts der Größe des beobachtbaren Universums natürlich eine enorm übertriebene Aussage; der Stern liegt ja in einer Entfernung, die "nur" ein Zwanzigstel des Durchmessers unserer eigenen Galaxie beträgt.
Da sprechen wir von einer Distanz, die weit weniger als ein Millionstel der Größendimension des Universums ausmacht. Beim Volumen wäre es gar nur (5000 Lichtjahre im Umkreis) weit weniger als ein Trillionstel des beobachtbaren Raumvolumens.
Übrigens: Geht man vom zweitausendfachen Radius von VY Canis Majoris (gegenüber unserer Sonne) und der vierzigfachen Masse (gegenüber unserer Sonne) aus, hat man (annähernd) eine Kugel, die acht Milliarden mal mehr Volumen als unsere Sonne hat.
Anbetracht der nur vierzigfachen Masse gegenüber der Sonne, sind riesige Bereiche dieses Sterns verschwindend gering dichtes Gas ...
- Man kann mit Teleskopen so weit gucken
- es gibt tatsächlich Menschen, die rechnen können
Nur durchs "gucken" kann man die Masse von Sternen jedoch schlecht bestimmen.
VY Canis Majoris soll ja der größte Stern im Universum sein
Woher willst Du das denn wissen? Denn es stimmt mit Sicherheit nicht! Seiner Masse nach, der mit Abstand wichtigsten Kenngrösse eines Sterns, zählt VY Canis Majoris nicht mal zu den Top-100 der bekannten Sterne, die ja ihrerseits nur einen verschwindenden Anteil aller Sterne im Universum ausmachen. Denn weit über 99,99% aller Sterne können wir einzeln gar nicht sehen bzw. optisch durch Instrumente auflösen.
In unserer Milchstrasse nun ist VY-Cm der Stern mit dem augenblicklich vermutlich grössten Radius, was aber in astronomischen Zeitbegriffen nur eine kurze Momentaufnahme darstellt, denn das entspricht lediglich einem besonders aufgeblähten Durchgangsstadium in seiner Sternentwicklung.
Und das weiss man in Wahrheit über ihn, und zwar, wie "uteausmuenchen" schon so schön und ausführlich erklärt hat, aus seinem Licht.
Danke für die ausführliche Antwort :)