Galilei und die Doppelsterne
Als Galilei und sein ehemaliger Schüler Benedetto Castelli den Himmel mit
Fernrohren durchmusterten, stießen sie immer wieder auf Lichtpünktchen, die sich
im Teleskop verdoppelten. Anscheinend standen hier zwei Sternchen fast in der
selben Blickrichtung.
Damals hielt man alle Sterne für gleich leuchtkräftig: Ein hell anmutender Stern sollte der Erde entsprechend näher stehen als ein schwacher. Die Doppelsterne waren demnach bloß perspektivische Phänomene.
Links: Gamma Leonis im Teleskop.
Alle Grafiken und Fotos: Dr. C. Pinter
Galilei und Castelli wollten das nutzen, um die gerade vom Vatikan per Dekret verbotene Lehre des Kopernikus zu beweisen - ein für allemal. Während die Erde um die Sonne läuft, verändert sich ihr Standort - und damit auch der des irdischen Beobachter. Ein naher Stern muss in Widerspiegelung der jährlichen Erdbewegung deshalb eine kleine Ellipse ans Firmament zeichnen.
Diese Verschiebung, die sogenannte Fixsternparallaxe, wäre ein unumstößlicher Beweis für die bewegte Erde und damit für das kopernikanische System gewesen!
Um die winzige Ellipse erkennen zu können, bedurfte es aber ruhender Eichmarken am Himmel.
Eine solche sollte die schwächere, vermeintlich weiter entfernte Sonne eines Doppelsterns abgeben, während die hellere, mutmaßlich nähere, ihre jährliche, perspektivische Ellipse zog.
Selbst Wilhelm Herschel gibg anfangs noch von dieser falschen Prämisse aus. Zwar brauchte er die Erdbewegung 1782 nicht mehr beweisen. Doch die Weite der Ellipse wäre auch ein Maß für die Sterndistanz gewesen - je näher der Stern, desto größer die Parallaxe. Also suchte er den Himmel nach engen Sternpaaren ab. Dabei stieß er auf einen neuen Planeten, den Uranus. Der sensationelle Fund machte ihn berühmt. Er wurde englischer Hofastronom.
Später sah Herschel: Viele Doppelsterne sind in Wahrheit physisch aneinander gebunden. Sie umkreisen den gemeinsamen Schwerpunkt ihres Systems. Bei Pi Herculi oder Eta in der Nördlichen Krone dauert der Tanz weniger als 35 bzw. 42 Jahre. In Mannheim hatte Christian Mayer schon 1777 ähnliches zumindest vermutet.
Grafik links: Die beiden Partner eines Doppelsternsystems ziehen in der selben Zeit um den gemeinsamen Schwerpunkt. Der massenärmere, meist kühlere Partner muss dabei den größeren Weg zurücklegen.
Doppelsterne selbst beobachten
Ist eine Komponente um vieles heller als die andere, überstrahlt sie ihre Partnersonne rasch.
Besonders krass ist das beim Sirius, dessen Hauptstern 9000 mal mehr Licht aussendet als sein Partner; der wurde daher auch erst 1862 nachgewiesen.
Da beide Komponenten eines Doppelsterns in der selben Erddistanz weilen, erkennt
man sofort ihre unterschiedlichen Leuchtkräfte. So ist der lichtschwache
Begleiter des Sirius bloß ein Weißer Zwergstern, in dem keine Kernfusion mehr
stattfindet.
Von den Farben der Doppelsterne inspiriert, wollte der Salzburger Physiker Christian Doppler damit den von ihm postulierten Effekt beweisen:
Die jeweils bläulichere Komponente sollte sich auf uns zu, die rötliche von uns wegbewegen.
Den Doppler-Effekt gibt es wirklich, die Farben der Doppelsterne haben damit aber nichts zu tun.
Sie sind vielmehr eine Folge unterschiedlicher Oberflächentemperaturen. Sterne, die kühler sind als unsere Sonne, strahlen in einem warmen weiß, in gelblichen oder orangefarbigen Pastelltönen. Jene, die heißer sind, zeigen einen zarten Hauch von Blau in ihrem Weiß.
Besitzen die beiden Partner unterschiedliche Tönungen, erkennen wir also sofort ein Paar mit differierenden Temperaturen: Deutlich ist das etwa bei Gamma Andromedae, Beta Cygni und Alpha Herculi, Sternfreunden auch unter den aus dem Arabischen stammenden Namen "Alamak", "Albireo" und "Ras Algethi" bekannt.
Bei Doppelsternen ist der Farbkontrast oft besonders deutlich - das Auge gaukelt uns hier intensivere Tönungen vor. Bei ungleichen Paaren nimmt der schwächere Stern mitunter sogar die Komplementärfarbe des kräftigeren an; man spricht vom "Simultankontrast".
Links: Pi im Bootes.
Deshalb können rötliche Sterne ihren blassen Begleitern auch schon einmal ein zartes Grün ins Gesicht hauchen.
So ist es z.B. dem extrem schwer auszumachenden Begleiter des Antares widerfahren.
Links: Delta in der Schlange
Die meisten Doppelsterne sind so eng, dass sie selbst das beste Teleskop nicht trennen mag. Sie verraten sich aber oft durch ein gegengleiches Hin- und Herrücken ihrer Spektrallinien, gegen Rot bzw. gegen Blau. Bei den Linien - nicht bei den Farben - funktioniert der Doppler-Effekt also.
Damit machte man auch einen besonders flinken spektroskopischen Doppelstern aus. Die beiden Komponenten des HM Cancri sind Weiße Zwerge, zwischen denen die Erdkugel höchstens dreimal Platz hätte. Das intime Paar wirbelt alle 5,4 Minuten umeinander herum.
Aufgrund ihrer Bewegung weiten sich manche Doppelsterne mit der Zeit. Castor ist mittlerweile leicht im Liebhaberfernrohr zu trennen.
Auch Gamma Virginis (Foto links) wird immer leichter. Die beiden gleich hellen Komponenten umrunden einander alle 169 Jahre.
Etliche Sterne entpuppen sich im Teleskop sogar als Drei-, Vier- oder gar Fünffachsysteme.
Zu solchen Mehrfachsternen zählen etwa Beta im Einhorn, Zeta im Krebs oder Theta im Orion - das berühmte Trapez im Orionnebel (Grafik links).
Literatur für Doppelsternbeobachter
Sterne beobachten in der Stadt
Klaus M. Schittenhelm stellt Touren am Himmel zusammen, die für die Balkonsternwarte taugen; geordnet nach Jahreszeit und Sternbildern. Ein liebevoll zusammengestelltes Werk, das auch Doppelsterne berücksichtigt.
Klaus M. Schittenhelm stellt Touren am Himmel zusammen, die für die Balkonsternwarte taugen; geordnet nach Jahreszeit und Sternbildern. Ein liebevoll zusammengestelltes Werk, das auch Doppelsterne berücksichtigt.
Double Stars for Small Telescopes
Ein Buch von Sissy Haas zur Doppelstern-Beobachtung, auf Englisch und vor allem in Tabellenform. Es nennt Daten für rund 2000 Sterne. Diese Objekte eignen sich auch gut für Stadtbewohner.
Ein Buch von Sissy Haas zur Doppelstern-Beobachtung, auf Englisch und vor allem in Tabellenform. Es nennt Daten für rund 2000 Sterne. Diese Objekte eignen sich auch gut für Stadtbewohner.
Double Star Atlas
Dieser englischsprachige Sternatlas hält die Örter von 2000 ausgewählten Doppel- und Mehrfachsternen fest, zusammen mit Angaben zu ihren Entdeckern.
Dieser englischsprachige Sternatlas hält die Örter von 2000 ausgewählten Doppel- und Mehrfachsternen fest, zusammen mit Angaben zu ihren Entdeckern.
Richard Dibon-Smith zeigt auf seiner Website die Orbits von 150 Doppelsternen.
Empfehlungen im Jahreslauf
Winter
Sigma Orionis (SAO 132 406): vier Sterne
unterschiedlicher Helligkeit.
Im gleichen Bildfeld sieht man Struve 761 (SAO 132 401): drei Sterne, zwei davon eng und
in gleicher Helligkeit, werden noch von einem vierten, schwachen Sternchen
begleitet.
Zeta Orionis, der linke Gürtelstern, ist ebenso
wie Delta Orionis, der rechte, doppelt.
Mitten im Orionnebel prangt der Vierfachstern Theta Orionis; zwei Sternchen besitzen sehr ähnliche Helligkeit, eines ist kräftiger, eines schwächer.
Keid, 40 Eridani (SAO 131 063): Der Hauptstern ist
gelblich-rötlich (K1).
In relativ großem Abstand folgt ein Weißer Zwerg, ein
ausgebrannter Sternenkern. Er wird von einem noch lichtschwächeren Roten Zwerg
umkreist.
Beta Monocerotis (SAO 133 316) im Einhorn ist äußerst
reizvoll: Neben dem Hauptstern prangt ein enges Paar; alle sind weiß. Manchen
gilt Beta Monocerotis sogar als schönster Dreifachstern des Himmels!
Castor in den Zwillingen: Die beiden Hauptkomponenten
sind bereits leicht zu trennen.
Gamma Leporis (SAO 170 759) mutet mir gelblich und orange-rötlich an.
h3945 (SAO 173 349) im Großen Hund: Der Hauptstern ist orangefarben, der schwächere Begleiter wirkt auf mich bläulich-türkis; sehr empfehlenswert.
Sirius ist bei 20 cm Teleskopöffnung ein gleißender Lichtbatzen, dem ich einfach nicht Herr werde. Erspäht jemand seinen engen Begleiter, einen schwach leuchtenden Weißen Zwerg?
Frühling
Iota Cancri zeigt hübschen Farbkontrast: Der Hauptstern ist gelblich, der Begleiter bläulich.
Der Löwenstern Regulus ist ein weiter Doppelstern. Tatsächlich besteht er aus
vier Sonnen.
Sehr viel leichter zu trennen als der enge Gamma Virginis (siehe oben) ist Theta Virginis.
Pi Bootis ist ein hübscher Doppelstern, auch bei
kleinen Vergrößerungen um 80x. Ich sehe ein warmes Weiß beim Hauptstern, ein
kaltes beim Begleiter - was den Spektralklassen (A0/B9) entspricht.
Anders SAO 83259, ebenfalls im Bootes: Der weiß
anmutende Hauptstern verschafft dem schwächeren Begleiter scheinbar einen
rötlichen Teint im Achtzöller, obwohl beide Sterne heißer sind als unsere Sonne
(F5/F8)!
Sommer
Einfach zu trennen ist Alpha 1 Librae in der Waage:
ein sehr weites Sternpaar (A3/F5). Aus dem Umlauf können Astronomen die Massen
der beiden Sternpartner ermitteln, als hielten sie eine "Sternenwaage" in
Händen!
Wunderschön ist der leider recht südliche Omikron im Schlangenträger: Der orangefarbige Hauptstern (Spektralklasse K0) verschafft seinem schwächeren, in 10" Abstand weilenden Begleiter eine scheinbar violette Tönung: Obwohl bloß ein "weißer" F6-Stern, erinnert dieser nun an einen Amethyst. Sehen Sie selbst!
Ebenfalls im Schlangenträger finden wir den Doppelstern 70 Ophiuchi. Die hellere Komponente ist gelblich, die schwächere orangefarbig. Die Umlaufszeit beträgt nur 88 Jahre. 1855 meinte man, hier noch einen Planeten nachgewiesen zu haben. Doch dieser Befund beruhte bloß auf Messfehlern.