HR-Diagramm © NASA/g-o.de

Wodurch werden Sterne charakterisiert? Gibt es Kennzeichen, die die Sterne eindeutig beschreiben, ähnlich wie Fingerabdrücke und Augenfarbe einen Menschen? Um einigermaßen Ordnung in die schier unüberschaubare Fülle am Himmel zu bringen, haben sich die Astronomen auf einige Kenngrößen geeinigt.

Wissenschaftler beschreiben die Sterne mit verschiedenen Zustandsgrößen. Sie teilen sie zum Beispiel in mehrere Spektralklassen ein. Diese Spektraltypen kommen dadurch zustande, dass in den Sternatmosphären etliche chemische Elemente mit einer unterschiedlichen Häufigkeit vorkommen. Bricht man das Licht dieser Sterne, kommen verschiedene Spektren zustande, die man in Klassen von O bis M einteilt.

Helligkeit - absolut und relativ...
Weiterhin werden Sterne nach Temperatur und Leuchtkraft unterschieden. Bei der Leuchtkraft unterscheiden die Astronomen zwischen der scheinbaren oder visuellen Helligkeit und der absoluten Helligkeit. Um die Helligkeit überhaupt angeben zu können, gibt es eine logarithmische Skala, auf der helle Sterne negative Werte erhalten und dunklere Sterne positive. Die Helligkeit von Sternen wird generell in Größenklassen gemessen.

In astronomische Tabellen wird sie mit einem m abgekürzt, von lateinisch magnitudo für Größe. So hat die Sonne als hellstes Objekt überhaupt eine Größenklasse von minus 26, der Polarstern eine von plus zwei. Mit bloßem Auge kann man in einer dunklen Nacht noch Sterne bis zur fünften Größenklasse sehen. Da die Skala logarithmisch ist, bedeutet ein Helligkeitsunterschied von einer Größenklasse, dass ein Stern 2,5 mal heller ist, ein Unterschied von fünf Größenklassen sogar schon eine hundertfache Helligkeit.

Die scheinbare Helligkeit gibt an, wie hell die Sterne am Himmel erscheinen. Da die Entfernung zur Erde einen großen Einfluß auf die scheinbare Helligkeit hat, sagt die absolute Helligkeit mehr darüber aus, wie hell die Sterne wirklich sind. Sie gibt an, wie strahlend die Sterne wären, wenn sie alle in der gleichen Entfernung zur Erde stünden. Ein in Wirklichkeit extrem heller Stern erscheint an unserem Himmel dunkel, wenn er sehr weit entfernt ist. Könnte man die Sonne aus einer Standardentfernung von 32,6 Lichtjahren betrachten, hätte sie eine Helligkeit von plus 4,8 Größenklassen und wäre bei Vollmond gar nicht mehr zu sehen.

Ganz anders der Stern Deneb im Sternbild Schwan: Er zählt mit einer scheinbaren Helligkeit von plus 1,25 Größenklassen zu den hellsten Sternen am Nachthimmel, er ist aber mit einer Entfernung von 1.630 Lichtjahren hundertmillionenmal weiter von der Erde entfernt als die Sonne. Deneb ist ein Überriese, der eine absolute Helligkeit von minus 7,2 hat und damit 65.000 mal heller wäre als die Sonne, stünde er mit ihr in einer Entfernung von 32,6 Lichtjahren.

Masse - entscheidendes Kriterium...
Die wichtigste Eigenschaft eines Sternes aber ist die Masse. Von ihr hängt alles ab: wie hoch die Temperatur des Sterns ist, wie hell er leuchtet, wie lange er lebt und ob er einmal sang- und klanglos als weißer Zwerg endet oder sich mit einer gewaltigen Explosion als Supernova vom Himmel verabschiedet.

Die Himmelsforscher haben untersucht, inwiefern diese Zustandsgrößen zusammenhängen. Dabei kamen sie zu einem erstaunlichen Ergebnis: Trägt man die Sterne in ein Diagramm ein, in dem Spektralklasse und Leuchtkraft gegeneinander aufgetragen sind, liegen die meisten Sterne auf einem Band, das sich von links oben nach rechts unten erstreckt.

Dieses Diagramm wird nach seinen Erfindern Hertzsprung-Russell Diagramm genannt und das Band, auf dem sich die meisten Sterne befinden, ist die Hauptreihe. Es zeigt, daß Temperatur, Leuchtkraft und Spektralklasse eines Sterns eng miteinander zusammenhängen und nicht irgendwelche willkürlichen Kombinationen annehmen können. Außer der Hauptreihe gibt es noch andere Regionen im Diagramm, an denen Gruppen von Sternen liegen. Hierbei handelt es sich um Sterne mit so extremen Eigenschaften wie rote Riesen, weiße Zwerge und Überriesen.