Es gibt rote Sterne und gelbe Sterne und blaue Sterne und weiße Sterne. Aber wo sind die grünen Sternen? Warum sieht man nie einen grünen Stern? Das liegt an den schwarzen Körpern. Folge 11 des Podcasts wird bunt!

(Eine Transkription des Podcasts findet sich weiter unten)

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Transkription

Sternengeschichten 11 – Grüne Sterne

Wenn wir in der Nacht zum Himmel schauen, dann sehen wir dort jede Menge Sterne. Sterne, die hauptsächlich weiß sind. Wenn wir Glück haben und es wirklich, wirklich dunkel ist, dann können wir ein paar Farben unterscheiden. Manche Sterne sind eher rötlich, manche sind gelb, manche leuchten blau-weißlich. Mit einem Teleskop können wir noch mehr Licht sammeln und sehen die Farben der Sterne viel deutlicher. Hier sind sie tatsächlich gelb, rot, weiß oder blau. Aber kein einziger Stern ist grün! Warum gibt es keine grünen Sterne?

Sterne sind bunt. Aber nicht grün! (Bild: Blackerking, CC-BY-SA 3.0)

Sterne sind bunt. Aber nicht grün! (Bild: Blackerking, CC-BY-SA 3.0)

Um das zu beantworten betrachten wir am besten einen schwarzen Körper. Und nein, damit sind keine Dinge gemeint, die einfach nur schwarz sind. “Schwarzer Körper” oder “Schwarzer Strahler” ist ein physikalischer Fachausdruck. Man bezeichnet damit ein idealisiertes Objekt, das jegliche Strahlung, die auf ihn trifft, komplett absorbiert. Das heißt, nichts wird reflektiert und nichts geht durch. Alle Strahlung die von diese Körper ausgeht, stammt von ihm selbst.

Mit “Strahlung” ist hier immer die elektromagnetische Strahlung gemeint. Das sind die verschiedenen Arten von “Licht”, die existieren. Im Detail zu erklären was Licht eigentlich ist, ist ein wenig knifflig. Aber ganz simpel gesagt, besteht Licht aus schwingenden elektrischen und magnetischen Feldern. Um welche Art des Lichts es sich handelt, hängt von der Frequenz ab, mit der die Felder schwingen. Das Licht, das wir mit unseren Augen sehen können, schwingt zwischen 400 und 800 Billionen Mal pro Sekunde. Rotes Licht steht dabei an einem Ende und schwingt langsamer als das blaue Licht am anderen Ende des sichtbaren Spektrums. Aber Licht kann natürlich auch noch langsamer oder noch schneller schwingen. Dann allerdings können wir es nicht mehr mit den Augen sehen – es existiert aber trotzdem. Hinter dem roten Licht liegt zum Beispiel der infrarote Bereich. Infrarotstrahlung ist nichts anderes als Wärme und die ist nichts anderes als Licht, das wir nicht sehen können. Gleiches gilt für die Mikrowellen- und Radiostrahlung, die noch langsamer schwingt als das infrarote Licht. Auf der anderen Seite folgt dem blauen Licht die unsichtbare UV- oder Ultraviolett-Strahlung. Noch schneller schwingen Röntgen- und Gammastrahlen. Aber egal ob Radiowellen oder Röntgenstrahlen: alles ist im Prinzip das gleiche wie das normale Licht, das wir mit unseren Augen sehen können. Und die gesamt dieses Lichts nennt man elektromagnetische Strahlung und um die geht es beim schwarzen Körper.

Man kann sich nun überlegen, wie die Strahlung aussieht die ein Körper abgibt. Das hat der deutsche Physiker Gustav Kirchhoff im Jahr 1859 getan und eine Formel entwickelt, die man heute das “Kirchhoffsche Strahlungsgesetz” nennt. Es besagt im wesentlichen, dass die Menge an Strahlung die ein Körper abgibt und die Menge, die er aufnimmt, zusammenhängen. Je mehr Strahlung ein Körper aufnehmen kann, desto mehr kann er auch abgeben. Ein Spiegel zum Beispiel reflektiert sehr viel von der elektromagnetischen Strahlung, die auf ihn trifft. Deshalb gibt er selbst auch wenig ab – und seine Oberfläche ist kühl.

Ein schwarzer Körper hat aber laut Definition das maximale Absorptionsvermögen. Er absorbiert ALLES was auf ihn trifft. Also ist auch sein Emissionsvermögen maximal. In jedem Bereich des elektromagnetischen Spektrums strahlt er die maximal mögliche Menge an Energie ab. Und diese maximal mögliche Menge wird allein von seiner Temperatur bestimmt. Es war allerdings lange Zeit schwierig, genau auszurechnen, wie viel Strahlung in einem bestimmten Bereich des elektromagnetischen Spektrums abgegeben wird. Die Ergebnisse waren absurd; laut den Berechnungen sollte ein schwarzer Körper im ultravioletten Bereich unendlich viel Energie abstrahlen und das konnte ja offensichtlich nicht stimmen. Es hat ein wenig gedauert, bis man die Lösung fand. Im Jahr 1900 hat sich der deutsche Physiker Max Planck mit dem Problem beschäftigt.

Und er hatte eine genialen Einfall. Bis dahin dachte man immer, die Strahlung würde von einem Körper so abgegeben wie Wasser aus einem Gartenschlauch fließt. Der schwarze Körper sollte als einen stetigen Strom an Strahlung aussenden. Planck hat sich dann überlegt, ob das wirklich so sein muss. Das Wasser könnte ja auch Tropfen für Tropfen aus dem Schlauch kommen – vielleicht wird auch die Energie bei einem schwarzen Körper nicht kontinuierlich abgestrahlt, sondern Stück für Stück, in kleinen Energiepaketen. Mit diesem Ansatz konnte Planck endlich einen schwarzen Körper vernünftig beschreiben, ohne absurde Ergebnisse zu bekommen. Die kleinen Energiepakete nannte er “Quanten” und seine Arbeit war der Grundstein der erfolgreichsten wissenschaftlichen Theorie aller Zeiten: Die Quantenmechanik

Wir bleiben aber bei den schwarzen Körpern. Wie viel Strahlung sie abgeben hängt also nur von ihrer Temperatur ab und dank Max Planck und seinen Quanten kann man nun auch genau beschreiben, wie das passiert. Für jede Temperatur existiert ein ganz bestimmter Bereich des elektromagnetischen Spektrums, wo am meisten Energie abgegeben wird. Dieses Maximum bestimmt auch die Farbe des Körpers. Man kennt das vielleicht vom Grillen im Sommer. Ist die Grillkohle am Anfang noch kühl, glüht sie rötlich. Wenn sie dann aber so richtig heiß ist, wird sie weiß. So ähnlich ist es auch mit den schwarzen Körpern. Relativ kühle Objekte haben das Maximum ihrer Abstrahlung im roten oder infraroten Bereich. Die wirklich heißen Objekte haben ihr Maximum im ultravioletten Bereich.

Was hat das ganze Gerede von schwarzen Körpern mit grünen Sternen zu tun? Ich habe vorhin gesagt, das ein schwarzer Körper ein “idealisiertes Objekt” ist. In der Realität gibt es keine perfekten schwarzen Körper. Aber Sterne kommen einem schwarzen Körper recht nahe. Die Energie die sie abstrahlen wird tatsächlich fast ausschließlich von ihrer Temperatur bestimmt. Die Farbe der Sterne sagt uns also etwas über ihre Temperatur. Oder umgekehrt: Die Temperatur sagt uns etwas über ihre Farbe.

Betrachten wir einen kleinen Stern. Einen Stern, der vielleicht nur ein Viertel so viel wiegt wie unsere Sonne. So ein Stern ist nicht schwer genug um in seinem Kern sehr hohe Temperaturen zu erzeugen. Die Kernfusion läuft also recht langsam ab und der Stern selbst ist recht kühl. Der Bereich in dem er seine Strahlung abgibt, liegt im roten Teil des elektromagnetischen Spektrum. Natürlich gibt er auch Strahlung in den anderen Bereichen ab. Da der rote Teil aber für unsere Augen am Ende des sichtbaren Spektrums liegt, können wir nicht alles davon sehen. Auf der einen Seite des Maximums ist der Infrarote Bereich; den können wir nicht sehen. Auf der anderen Seite liegt der gelbe und grüne Teil des Spektrums. Das können wir sehen. Die Farbe des Sterns ist eine Mischung aus allen sichtbaren Farbanteilen und weil da hauptsächlich rot und gelb drin steckt, sind die kleinen, kühlen Sterne eben rot beziehungsweise orange.

Schauen wir uns jetzt die richtig großen Sterne an. Weil sie so groß sind, sind sie auch ordentlich heiß. Sie geben das meiste Licht am anderen Ende des sichtbaren Spektrums ab, im blauen Bereich. Jetzt passiert das gleiche wie vorhin, nur umgekehrt. Wieder können wir die Hälfte des Lichts das vom Stern ausgeht, nicht sehen. Alles was im ultravioletten Bereich und dahinter liegt, ist für uns unsichtbar. Wir sehen nur wieder die Mischung aus dem blauen Licht und den violetten bzw. grünen Anteilen. Insgesamt sehen wir also blaue Sterne.

Und wo sind die grünen Sterne? Die kann es nicht geben, denn grün liegt im Spektrum genau in der Mitte zwischen rot und blau. Ein Stern mit einer Oberflächentemperatur von ungefähr 6000 Grad strahlt zwar tatsächlich die meiste Energie im grünen Bereich ab. Weil er damit aber genau in der Mitte des sichtbaren Spektrums liegt, sehen wir auch das Licht, das er sonst noch abstrahlt. Wir sehen den roten Anteil, den gelben, den violetten und den blauen. Wir sehen eine Mischung aus dem gesamten Licht und am Ende ergibt das kein Grün, sondern eher ein gelbliches weiß. Das es kein reines weiß ist, liegt daran, dass die Abstrahlung nicht komplett symmetrisch verlauft. Der Stern strahlt mehr gelbes Licht und rotes Licht ab als violettes und blaues.

Unsere Sonne ist genau so ein Stern. Sie hat ungefähr eine Temperatur von 6000 Grad. Sie strahlt tatsächlich das Maximum ihrer Energie im grünen Bereich des elektromagentischen Spektrums ab. Weil wir aber bei ihr auch die anderen Anteile sehen können, erscheint sie uns weiß-gelblich. Weil unsere Augen so aufgebaut sind, wie sie aufgebaut sind und wir nur vom roten bis zum blauen Teil des Spektrums sehen können, wird es für uns auch nur rote, blaue, gelbe, orange und weiße Sterne geben. Einen grünen Stern werden wir nie sehen können.

Kommentare (21)

  1. #1 Nyarlathotep
    8. Februar 2013

    kann mir das video gerade nicht ansehen. aber ohne das video gesehen zu haben, vermute ich mal, dass das grün einfach zu schmalbandig ist und von den benachbarten bereichen des lichtspektrums überlagert wird, d.h. der anteil an grün ist einfach zu gering und geht in den massen an rot und blau schlicht unter. denn immerhin strahlt ein stern ja nicht nur auf einer bestimmten frequenz, sondern sendet strahlung im gesamten elektromagnetischen spektrum aus.

  2. #2 Lili
    8. Februar 2013

    Ha! Das war eine von Michel Breger’s Lieblingsprüfungsfragen in der Einführungsvorlesung Astronomie :) Kann mich genau erinnern

  3. #3 Alex
    Paris
    8. Februar 2013

    Ich glaube er war das auch der in einer dieser VOs einmal gesagt hat:
    “Schwarze Körper die grün sind sind nicht grün sonder weiß”
    😉

  4. #4 Bullet
    8. Februar 2013

    Das Problem der Sternfarben wird oft in der SF-Literatur ignoriert. Ich kann mich an einen Perry-Rhodan-Planetenroman erinnern, in dem ein Doppelsternsystem und sein Wasserplanet “Mystery”, der den gelben und den grünen Stern 8-förmig umläuft, eine gewisse Rolle spielen. (Wer will, kann nach “Gucky und seine Urenkel” suchen und wird fündig.)
    Desweiteren hab ich in einer – zugegebenermaßen wirklich schlechten – SF-Heftserie aus den Siebzigern (Name zum Glück entfallen) mal etwas über eine UV-Sonne gelesen. Die “Logik” dahinter war: der Stern war so ein Monster, daß sein (farbenbestimmendes) Strahlungsmaximum im UV lag und er daher – Überraschunk! – für menschliche Augen unsichtbar war. Ich war damals gerade Zehn oder so … und doch fand ich das absurd. Nicht wegen einer Riesensonne, sondern weil ich mir nicht vorstellen konnte, daß etwas so brachial großes und heißes unsichtbar sein könne, mir aber gleichzeitig das Fleisch von den Knochen brennen würde, wenn ich mich nur 10 AE davon entfernt aufhielte. Ich war nicht wenig erleichtert, als ich dann viel später in einem guten Buch über Astronomie die Sache mit dem Zusammenhang zwischen Temperatur, Strahlungskurve und gesehener Farbe erklärt bekam.

  5. #5 Jürgen Schönstein
    8. Februar 2013

    Wie, was? Keine grünen Sterne? Und wo kommt der dann her?

  6. #6 Florian Freistetter
    8. Februar 2013

    @Jürgen: Muss wohl ein Paralleluniversum sein, bevölkert mit Menschen, die entweder kein rot oder kein blau sehen können…

  7. #7 Florian Freistetter
    8. Februar 2013

    @Bullet: “und den grünen Stern 8-förmig umläuft”

    Argh… Zum Glück bin ich erst bei Teil 3 der Hörbuch-Serie und Rhodan hat gerade erst Wega verlassen.

  8. #8 Stefan
    astroworlds.wordpress.com
    8. Februar 2013

    Mal wieder ein Klasse Podcast! Wie viele Folgen hast du eigentlichen geplant?

  9. #9 Florian Freistetter
    8. Februar 2013

    @Stefan: “Wie viele Folgen hast du eigentlichen geplant?”

  10. #10 Nyarlathotep
    8. Februar 2013

    frage: auch wenn es keinen grünen stern an sich gibt, müsste es doch dennoch möglich sein, dass zumindest von der oberfläche eines bestimmten planeten aus, ein stern grün scheint. z.b. wenn die atmosphäre des planeten gelb ist, z.b. aufgrund eines hohen schwefelgehalts (ähnlich wie auf der venus) und der stern, den der planet umkreis blau ist. scheint ein blauer stern also durch eine gelbe atmosphäre, dann müsste dieser stern von der planetenoberfläche aus gesehen grün sein, denn wenn blaues + gelb = grün. oder irre ich mich da?

  11. #11 Bullet
    8. Februar 2013

    @Florian:

    Argh… Zum Glück bin ich erst bei Teil 3 der Hörbuch-Serie und Rhodan hat gerade erst Wega verlassen.

    Keine Sorge. Erstens war das ein PR-Taschenbuch, und in denen werden Handlungen beschrieben, die “neben” der offiziellen Geschichtsschreibung der Hefte laufen (und daher niocht in den HB vorkommen), und zweitens spielt die Geschichte etwa so im Jahre 3430 … das dürfte dann so etwa bei Hörbuch 90 sein. :)
    Ja, ich glaube, es wäre schön gewesen, wenn sich die Crew um den Scheer einen wissenschaftlichen Berater hätte leisten wollen…

  12. #12 Florian Freistetter
    9. Februar 2013

    Argh. Wieso erscheint denn Folge 11 jetzt nicht auf iTunes? Kennt sich da jemand aus?

  13. #13 AmbiValent
    9. Februar 2013

    @Florian
    Es kam meiner Meinung nach gut rüber, dass bei Sternen, die wir als weiß sehen, das Strahlungsmaximum im grünen Bereich liegt. Das allerdings kann man wiederum auf zwei Weisen interpretieren: entweder dass es ein fest definiertes Weiß gibt, zu dem sich die Strahlung aufaddiert, oder dass es unsere Augen sind, die an das Licht der Sonne angepasst sind und Objekte nur als farbig erkennen, wenn sich das Spektrum des von ihnen kommenden Lichts von dem der Sonne unterscheidet. Ich bin absolut kein Biologe, würde aber zur zweiten Interpretation neigen.

    (Was Perry Rhodan angeht, hatte die Serie wohl ab irgendwann in den Siebzigern Kurt Mahr in der Rolle als beratender Physiker… er war zwar von Anfang an dabei gewesen, aber Exposé-Ideen durfte er erst später überprüfen)

  14. #14 Senex
    9. Februar 2013

    Dankeschön für diesen – wieder einmal – interessanten Beitrag. Mich wundert dann bloß, daß die Evolution bei der Photosynthese keine Moleküle mit Absorption im grünen Bereich hervorgebracht hat, wenn dort doch anscheinend (trotz des per se höheren Energiegehalts des blauen Lichts) insgesamt mehr zu holen wäre als im blauen und roten Spektrum.

  15. #15 Chris
    Krems
    9. Februar 2013

    Yuna hat erst letztens gefragt, ob es grüne Sterne oder lila Sterne gibt… Ich hab sie an dich verwiesen, wenn du das nächste Mal da bist… vielleicht lasse ich sie ja den Podcast hören :)

  16. #16 Florian Freistetter
    9. Februar 2013

    @Chris: ” vielleicht lasse ich sie ja den Podcast hören”

    Klar, warum nicht. Schaden kanns ja nicht…

  17. #17 Bullet
    11. Februar 2013

    @ Nyarlathotep:

    scheint ein blauer stern also durch eine gelbe atmosphäre, dann müsste dieser stern von der planetenoberfläche aus gesehen grün sein, denn wenn blaues + gelb = grün. oder irre ich mich da?

    Ja. Die Erklärung dafür ist auch *eigentlich* nciht so schwer.
    Ein blauer Stern ist ja nicht RGB 0:0:255. Ein blauer Stern ist einer, dessen Spektrum höhere Intensitäten am blauen Ende des sichtbaren Spektrums hat. Im Endeffekt wirkt er aber auf menschliche Augen kaltweiß. Wenn die Atmosphäre nun gelb erscheint, dann heißt das, daß sie im gelben Bereich am wenigsten Licht schluckt. Der Stern würde dann also eher gelblich erscheinen.
    Du hast aber noch einen anderen Gedankenfehler drin: dieses “gelb + blau = grün” ist eine Regel, die sich aus der subtraktiven Farbmischung der Tuschemalerei ergibt. Dort werden Pigmente, die ihrerseits nur gelb oder blau zurückstrahlen, gemischt. Wenn du also nun auf einem Tisch viele kleine gelbe und blaue Papierschnipsel vermischst, bekommst du einen grünen Farbeindruck. Die Sonnenstrahlung und die Atmosphäre aber funktionieren nach dem Filterprinzip. Und das geht so nicht. Denn andersherum wärs ja auch schief: grünes Licht durch einen blauen Filter geschickt wird gelb …. näääh.

  18. #18 togibu
    12. Februar 2013

    @Bullet und Florian
    Wenn ich mich recht erinnere, umkreiste der Planet “Taphor`s Welt” in PR 146 (Hinter der Zeitmauer) eine namenlose grüne Sonne. Der Roman ist aber nach meiner Erinnerung durchaus spannend: Wird es den Mannen der Abteilung 3 trotz der Aktionen der bösen Akonen gelingen, mit dem Zentralplasma freundlichen Kontakt aufzunehmen? Mit einem meiner All-Time-Favourites, nämlich dem Roboter Meech Hannigan.
    Ich habe aber keine Ahnung, in welchem Hörbuch der Roman enthalten ist oder sein wird.

  19. #19 Naivi
    13. Februar 2013

    Hmm kein Wunder dass ich beim Adventskalender Bilder Rätsel mich dumm und dämlich gesucht habe…

  20. […] wissen ja schon, dass es keine grünen Sterne gibt. Dafür rote, gelbe, weiße und braune Zwerge, schwarze Löcher und blaue Nachzügler. Folge […]

  21. […] die man mit der Astronomie in Verbindung gibt. Grüne Sterne gibt es nicht (und warum das so ist, habe ich hier erklärt). Unsere Sonne scheint irgendwie gelb zu sein – zumindest zeichnen wir sie gerne in dieser […]