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Farbindex und Co.

Was bei der scheinbaren und absoluten Helligkeit noch nicht berücksichtigt wurde ist die Sternfarbe. Die frühen fotometrischen Messungen wurden visuell, also mit dem Auge, gemacht. Da unser Sehorgan aber bei einer ganz bestimmten Wellenlänge des Lichts am empfindlichsten ist, hatte das Auswirkung auf die gemessene Helligkeit. Was man feststellte, war folgendes:

Es kommt darauf an, in welcher Wellenlänge man die Sterne betrachtet bzw. ihre Helligkeiten misst. Das Auge ist bei einer Wellenlänge von etwa 550 [nm] = 550 10^-9 [m] am empfindlichsten, das Licht dieser Wellenlänge erscheint uns gelb-grünlich, also:

Die Helligkeit der Sterne hängt von der Wellenlänge des Lichts ab, bei der gemessen wird.

Bald maß man die Helligkeiten auch mit fotografischen Platten, welche zunächst vor allem im bläulichen - also kurzwelligen - Wellenlängenbereich des Lichts empfindlich waren. So erhielt man neben der visuellen Helligkeit m_vis oder m_v auch die Blauhelligkeit oder auch fotografische Helligkeit m_ph und daraus auch eine fotovisuelle Helligkeit m_pv. Heute kann man durch geeignete Kombination von Geräten und Farbfiltern das Empfindlichkeitsmaximum der Messung fast in jeden beliebigen Wellenlängenbereich legen.

Als Beispiel: Das Sternbild Orion mit Blaufilter/ohne Filter/mit Rotfilter betrachtet (etwas übertrieben)


mit Blaufilter	ohne Filter	mit Rotfilter

Heiße Sterne mit einer Oberflächentemperatur von etwa 8000-20000 [K] strahlen bläulich-weiß, gelbe Sterne haben etwa 5000-7000 [K] an der Oberfläche, orange Sterne ca. 4000 [K] und 'kühle' Sterne mit unter 3500 [K] leuchten rot. Mit einem Blaufilter erscheint also Rigel heller und mit einem Rotfilter ist Beteigeuze scheinbar der hellere Stern. Rigel ist sehr viel heißer als Beteigeuze, der ein relativ kühler roter Riesenstern ist und daher in einer komplett anderen Wellenlänge strahlt. Mit entsprechendem Filter ergeben sich dann obige Effekte.

Karl Schwarzschild hat zur Charakterisierung der Sternfarben den sogenannten Farbindex als Begriff eingeführt. Er nahm dazu die visuelle Helligkeit m_v und die fotografische Helligkeit m_pg und definierte den Farbindex FI. Die Differenz der Werte sind ein Maß für die Farbe eines Sterns:

Da man heute in verschiedenen Spektralbereichen Sternhelligkeiten misst, kann man allgemein sagen:

Das gebräuchlichste System ist heute wohl die Methode von Johnson und Morgan, die die Dreifarbenfotometrie eingeführt haben, besser bekannt unter dem UBV-System:

Hauptbereiche	Schwerpunktswellenlänge bei
U....Ultravioletter Wellenlängenbereich	365 [nm]	ultraviolett (nicht sichtbar)
B....Blauer Wellenlängenbereich	440 [nm]	blaues Licht
V....Visueller Wellenlängenbereich	548 [nm]	gelbes Licht

Mit dieser Festlegung lassen sich zwei Farbindizes bilden, nämlich die Differenzen von U-B und B-V, und diese sind in der Astrophysik von wesentlicher Bedeutung. Negative Indizes bedeuten demnach, dass der Stern heiß und daher blau oder bläulich-weiß ist. Gelbe, orange und rote Sterne haben einen positiven Wert. Je 'positiver' der Index, desto 'röter' der Stern. Den Null-Punkt bilden Sterne des Spektraltyps A, z.B. Wega ( Lyr).

Farbindex			Farbindex
Gestirn	B-V	Farbe	Gestirn	B-V	Farbe
Spica	-023	blau	Aldebaran	+153	rot
Regulus	-0.11	blau	Antares	+1.83	tiefrot
Rigel	-0.03	bläulichweiß	Beteigeuze	+1.86	tiefrot
Wega	0.00	bläulichweiß
Sirius	+0.01	bläulichweiß	Merkur	+0.91	gelb
Deneb	+0.09	weiß	Venus	+0.82	gelb
Prokyon	+0.40	gelblich	Mars	+1.36	orange-rot
Sonne	+0.65	gelb	Jupiter	+0.83	gelb
Kapella	+0.80	gelb	Saturn (Kugel)	+1.04	tiefgelb
Arkturus	+1.23	orange	Mond	+0.92	gelb

Ich möchte aber hier nicht allzu genau auf die Spektralfarben der Sterne eingehen, was zur Klassifikation der Sternspektren führt. Vielleicht kennt der eine oder andere bereits das Hertzsprung-Russel-Diagramm (HRD), das Farben-Helligkeits-Diagramm oder die Spektraleinteilung O-B-A-F-G-K-M (-R-N-S) , den sogenannten 'Harvard-Typen'. Nun, das ist nicht so sehr Teil dieser Homepage, es gibt bessere Ressourcen, z.B. hier: http://www.sternwarte.uni-erlangen.de/lehre/d_spectroscopy.html

Es wird dort auch sehr schön erklärt, was uns das Spektrum so alles über das Objekt erzählt.

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