Sternhimmel im Januar: Plejaden und Mira Ceti

Ein Blick auf die Plejaden lohnt sich immer und im Walfisch ist der "wundersame" rote Riesenstern Mira zu sehen.

Plejaden - das "Siebengestirn"

Aufsuchkarte für die Plejaden, erstellt mit Stellarium
+Abb. 2: Plejaden-Aufsuchkarte

Geringe Vergrößerung!

Die Sterne dieses Sternhaufens entstanden gemeinsam aus einer Gas- und Staubwolke. Die Plejaden befinden sich im Sternbild Stier und sind mithilfe des Sternbilds Orion und des hellen Sterns Capella ("kleine Ziege") im Sternbild Fuhrmann leicht zu finden (Abb. 2, zur Vergrößerung des Ausschnitts bitte anklicken). Die Plejaden bilden zusammen mit einem weiteren Sternhaufen im Stier, den Hyaden (nahe dem Stern Aldebaran, der aber selbst nicht zu den Hyaden gehört), das so genannte "Goldene Tor der Ekliptik", das regelmäßig von Sonne, Mond und Planeten passiert wird. Die Plejaden erscheinen am Himmel ungefähr doppelt so groß wie der Vollmond. Ihre Konstellation erinnert ein wenig an den kleinen (oder großen) Wagen (Abb. 3). Den größten Scharm entfalten die Plejaden bei einem Blick durch einen Feldstecher mit acht- bis zehnfacher Vergrößerung: Die Zahl erkennbarer Sterne schnellt in die Höhe und die nadelscharfen Objekte leuchten wie kleine Brillanten auf schwarzem Samt. Dieser Eindruck stellt sich insbesondere am mondlosen Himmel ein.

Plejaden (NASA)
+Abb. 3: Die Reflexionsnebel zeigen sich erst im Teleskop.

Einige "technische Daten"

Die Plejaden sind noch relativ junge ("nur" um 100 Millionen Jahre alte) und bläulich leuchtende heiße Sterne. Auf lang belichteten Aufnahmen (Abb. 3) sind ihre blaue Farbe und die sie umgebenden Reflexionsnebel erkennbar - möglicherweise Reste der Gas- und Staubwolke, aus der die Sterne entstanden sind; andererseits können sich Plejaden und Nebel aber auch erst nach der Entstehung des Sternhaufens zufällig begegnet sein. Die Plejaden sind 280 Lichtjahre von der Erde entfernt und bestehen - laut Wikipedia - aus mindestens 1.200 Sternen! (Andere Quellen gestehen dem Sternhaufen nur etwa 500 Mitglieder zu.)

Geschichte(n) rund um die Plejaden

Die Plejaden haben in den Zeugnissen zahlreicher Kulturen Spuren hinterlassen. Möglicherweise interessierten sich unsere Vorfahren schon in der Steinzeit für diesen Sternhaufen. Die folgende Aufzählung bietet eine Auswahl:

  • In den 17.000 bis 19.000 Jahre alten steinzeitlichen Malereien der Höhlen von Lascaux wird eine Gruppe von sechs Punkten als Darstellung der Plejaden interpretiert.
  • Vor 6.000 Jahren bildeten die Plejaden bei den Sumerern das Sternbild der "Siebengottheit der großen Götter".
  • Eine Gruppe von sieben Sternen auf der etwa 4.000 Jahre alten "Himmelsscheibe von Nebra" aus Sachsen-Anhalt deuten Archäologen als Plejaden-Darstellung.
  • Die Plejaden (oder Atlantiden) stehen in der griechischen Mythologie für die sieben Töchter des Atlas und der Pleione.
  • Für Römer und Griechen markierte der Frühuntergang der Plejaden Anfang November die Zeit der Feldbestellung. Mit ihrem Frühaufgang im damaligen Mai gaben die Plejaden das Signal für den Beginn der Ernte. In diesem Zusammenhang wurde der Sternhaufen auch als Ähre mit sieben Körnern dargestellt.
  • In einer indianischen Legende wuchs der unter dem Namen "Devils Tower" im US-Bundesstaat Wyoming bekannte Berg zum Himmel, um sieben Indianermädchen vor einem wütenden Bären zu retten. Der Bär tobte sich daraufhin am Berg aus versetzte ihm die charakteristischen "Kratzspuren". Die geretteten Indianermädchen entsprechen "unseren" Plejaden.

Mira Ceti

Aufsuchkarte für Mira Ceti
+Abb. 4: Aufsuchkarte

Wundersamer Stern im Walfisch

Der unspektakuläre Walfisch hat Astronomiegeschichte geschrieben: Im August 1586 fiel dem ostfriesischen Pfarrer David Fabricius in dem Sternbild ein Stern auf, den er zuvor nie gesehen hatte. Im Oktober war der "Neue" dann wieder verschwunden. Seit 1662 ist das seltsame, seine Helligkeit verändernde Objekt unter dem Namen "Mira Ceti" - wundersamer Stern im Walfisch - bekannt. Abb. 4 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt eine Mira-Aufsuchkarte. Die Position des Sterns ist durch den Kreis markiert. In einem 320 bis 370 Tage dauernden Zyklus bläht sich Mira auf und schrumpft wieder zusammen. Dabei schwankt seine Leuchtkraft um mehr als das Tausendfache! Im Maximum erreicht der Stern die dritte bis vierte Größenklasse und ist mit bloßem Auge abseits der Städte problemlos zu erkennen. Im Minimum (neunte Größenklasse) benötigt man dagegen ein Fernglas oder sogar ein Teleskop. Information zur aktuellen Helligkeit von Mira finden Sie in den astronomischen Jahrbüchern oder auch per Suchmaschine im Internet. In Städten erkennt man mit dem bloßen Auge meist nur Sterne, die heller als Objekte der vierten Größenklasse strahlen. Im Gebirge schafft unser Auge noch Sterne bis zu unter die siebte Größenklasse.

Unterrichtsmaterial "Sternhimmel im Januar" zum Download

Das Endstadium eines Sterns von der Masse der Sonne

Mira ist ein relativ kühler, tiefroter Riesenstern, dessen Gashülle unser Sonnensystem bis zum Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter ausfüllen würde. Mira repräsentiert das Endstadium eines Sterns von der Masse unserer Sonne und wurde zum "Prototyp" und Namensgeber einer Klasse langperiodisch variabler Sterne, der Mira-Veränderlichen.

Der Pulsationsmechanismus von Mira

Die Pulsation des Sterns ist mit einer ungedämpften Schwingung vergleichbar. Dieser Mechanismus funktioniert nur, wenn dem System Energie im richtigen Schwingungszustand (in der richtigen Phase) zugeführt wird. Ein anschauliches Bild dafür bietet eine Spielplatz-Schaukel: Die Schwingung der Schaukel bleibt erhalten, wenn man sie bei der "Auswärtsbewegung" anschiebt. So muss auch der Hülle eines schwingenden Sterns Energie zugeführt werden, wenn sie expandiert. (Wärme-)Energie kann im Stern nur durch Strahlung entstehen. Dazu ist es erforderlich, dass der Stern bei seiner Kompression "undurchsichtiger" wird, das heißt, Strahlungswärme "tankt", die dann bei der Expansion treibend (entdämpfend) frei werden kann. In "normalen" (nicht veränderlichen) Sternen sind die Verhältnisse gerade umgekehrt, so dass Schwingungen schnell ausgedämpft werden.

Weitere Details

In Riesensternen wie Mira sind die Bedingungen für die Ionisation von Wasserstoff (Temperatur und Druck) in genau der Tiefe gegeben, die für die Aufrechterhaltung des Pulsationsmechanismus erforderlich ist. Da die Sternmaterie größtenteils aus Wasserstoff besteht (im Zentrum eines Sterns ist in der Endphase seines "Lebens" zwar nur noch Helium oder Kohlenstoff vorhanden, aber rundherum bleibt viel Wasserstoff übrig, der nicht zum Fusionieren kommt) und dessen Ionisationsenergie hoch ist, wird dabei viel Energie gespeichert, die bei der Expansion massiv frei wird. Die starke Helligkeitsänderung der Mira-Sterne beruht auch auf der periodischen Entstehung von absorbierenden Molekülen im Außenbereich.

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Avatar Dr. André Diesel

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Internationales Astronomiejahr 2009

Dieser Unterrichtsvorschlag wurden im Rahmen des Internationalen Astronomiejahrs 2009 (IYA2009) bei Lehrer-Online veröffentlicht.