Leuchtkraft

Leuchtkraft
Leuchtkraftklassen

Leuchtkraft

Ein Blick zum nächtlichen Sternenhimmel genügt um zu erkennen, dass uns die vielen Milliarden Sonnen dort draußen ganz unterschiedlich hell erscheinen. Die Helligkeit müssen wir jedoch deutlich von der Leuchtkraft unterscheiden. Unter der Leuchtkraft $L$ versteht man die von einer Strahlungsquelle (im Falle der Astronomie also i.A. von einem Stern) je Zeiteinheit emittierte elektromagnetische Strahlung. Gehen wir davon aus, dass der Stern in alle Richtungen gleichmäßig strahlt, so ist die Leuchtkraft in einem Raumwinkel $\Omega$ (der Raumwinkel ist die Teilfläche $A$ einer Kugel dividiert durch das Quadrat des Kugelradius: $\Omega =\frac{A}{r^2}$) definiert nach:

$f$ ist dabei der so genannte Energiefluss (Energie pro Fläche und Zeiteinheit) und $R$ der Abstand von der Strahlungsquelle.

Angegeben wird die Einheit der Leuchtkraft in Watt [W], was aber in der Astronomie häufig recht unpraktisch wäre. Deshalb gibt man sie auch gerne in Sonnenleuchtkräften an. Da wir ja neugierig sind, wollen wir nun auch wissen, wie viel Energie einer Sonnenleuchtkraft entspricht. Dazu bedienen wir uns der so genannten Solarkonstante, das ist die Energie, die im Abstand von 1 Astronomischen Einheit pro [m²] und [s] empfangen wird: 1367 [J/(m²s]. Sie können wir dem Energiefluss $f$ gleichsetzen. Gerechnet vom Sonnenmittelpunkt ergibt sich in einer Distanz von 1 [AE] = 1.4967 x 10¹¹ [m] eine Kugelfläche von

$O=4\pi R^2=\mathrm{2,813}·{10}^{23}\left[m^2\right]$

Multipliziert mit der Solarkonstanten ergibt sich für die Sonne eine Leuchtkraft von 3,845 x 10²⁶ [W]. Eine wirklich unvorstellbare Zahl! Wenn man dann noch bedenkt, dass so manche Sterne millionenfache Leuchtkräfte aufweisen...!

Leuchtkraftklassen

Die unterschiedlichen Sterntypen wie Rote Riesen, Weiße Zwerge usw. charakterisieren auch unterschiedliche Leuchtkräfte. Das ist einerseits bedingt durch verschiedene Größen der Oberflächen: Ein Neutronenstern hat beispielsweise einen Durchmesser von nur 20- 30 [km], während Riesensterne Ausdehnungen von vielen Millionen [km] erreichen können. Andererseits ist die Leuchtkraft auch von der Temperatur und damit verbunden den Prozessen abhängig, die im Sterninnern ablaufen. Man hat daher die Sterne in verschiedene Leuchtkraftklassen eingeteilt:

Wie man sieht, geschieht diese Einteilung einfach durch römische Ziffern, die Weißen Zwerge hat man mit D (dwarf, engl. = Zwerg) klassifiziert. Mit sd (subdwarf) bezeichnet man die Unterzwerge, das sind metallarme Versionen der Zwergsterne, welche hierdurch etwas blauer sind.

Zur genauen Beschreibung eines Sterns hängt man die Leuchtkraftklasse an die Spektralklasse an, so ist beispielsweise die Sonne ein G2 V- Stern, Arktur ein K1 III- er.