Dazu gehören bei klarer Sicht für das bloße Auge etwa 3.000 Sterne am nördlichen und ebenso viele am südlichen Nachthimmel. Tatsächlich zählen mindestens 200 Milliarden Exemplare zum Bestand unserer Milchstraße.


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Die drei Gürtelsterne des Orion (ganz oben) zeigen in Richtung Sirius (links), dem hellsten Fixstern am Nachthimmel

© Wikipedia: Sch, 2008



Bei günstigen Umständen an Standorten auf der Erde sind ohne Lichtverschmutzung mit bloßem Auge etwa 3.000 bis 6.000 Sterne zu sehen – die alle zur Galaxis (Milchstraße) gehören – sowie zudem die Andromedagalaxie und die beiden Magellanschen Wolken freiäugig sichtbar. Die Zahl der mit modernen Großteleskopen erfassbaren Sterne beträgt über 10 Milliarden.

Die phänomenologische Himmelserscheinung wird auch als Firmament bezeichnet, an das man sich früher die gegeneinander unbeweglichen Fixsterne angeheftet dachte. Mathematisch betrachtet ist der Himmelsanblick für die sphärische Astronomie die Projektion des Sternenraums auf die sogenannte Himmelskugel, eine für Berechnungen benutzte Einheitskugel.

Für den Sternenhimmel lassen sich halbkugelige Hälften oder Hemisphären unterscheiden, geschieden durch eine trennende Ebene:
  • Der über der Ebene des Horizonts sichtbare Himmel stellt so eine Hälfte mit dem Zenit als Scheitelpunkt dar, die andere Hälfte mit dem Nadir (Fußpunkt) liegt unter dem Horizont des Standorts.
  • Die Ebene des Himmelsäquators teilt den Sternenhimmel in zwei Hemisphären: den Nordhimmel um den nördlichen und den Südhimmel um den südlichen Himmelspol.
[1]
Fixstern („fest stehende Sterne“) ist eine auf die Antike zurückgehende Bezeichnung derjenigen Sterne, die (scheinbar) ihre Position am Himmel nicht verändern und stets dieselbe Stellung zueinander einnehmen, im Unterschied zu den Wandelsternen, den Planeten.

Sie alle sind Sterne der Milchstraße und befinden sich in sehr unterschiedlichen Entfernungen von uns. Die meisten der geschätzt 100 Milliarden Sterne der Milchstraße sind jedoch mit bloßem Auge nicht sichtbar, da sie entweder nicht hell genug, zu weit entfernt oder von anderen astronomischen Objekten verdeckt sind.

Die Fixsterne bilden durch ihre gegenseitigen Positionen, die freiäugig als unveränderlich erscheinen, die uns bekannten Sternbilder und Konstellationen. Die beobachtbare scheinbare Bewegung dieser „Fixsterne“ im Verlaufe einer Nacht (oder eines Jahres) von Osten nach Westen über das von der Erde aus sichtbare Firmament entsteht durch die Rotation der Erde um ihre Achse bzw. durch den Umlauf der Erde um die Sonne.

Tatsächlich besitzen Fixsterne entgegen ihrem Namen ebenfalls eine Eigenbewegung, also eine scheinbare Bewegung an der Himmelskugel relativ zu den Umgebungssternen, wie James Bradley 1728 erkannte. Wegen ihrer großen Entfernungen sind die Ortsveränderungen der Fixsterne allerdings mit bloßem Auge selbst nach einigen Jahrhunderten kaum zu registrieren. Der Stern mit der größten bislang bekannten Eigenbewegung ist Barnards Pfeilstern; er verändert seinen Ort um 0,3° pro Jahrhundert, ist aber freiäugig nicht sichtbar. [2]
Der Fachausdruck scheinbar im astronomischen Sinne bezeichnet die beobachtbaren Merkmale eines astronomischen Objektes, im Unterschied zu rein rechnerisch ermittelten Größen (z. B. mittleren Sternpositionen).

Scheinbare Größen sind stets Größen, die dem Beobachter erscheinen, die also der konkreten Beobachtung und Messung zugänglich sind, wenn auch nicht immer unmittelbar. In der Regel ist genau spezifiziert, wie sich die scheinbaren Größen von anderen Größen unterscheiden (z. B. scheibare und absolute Helligkeit eines Sterns), die genaue Bedeutung ist jedoch je nach Zusammenhang verschieden.

So ist die wahre Position eines Sternes durch die immense Entfernung und der Zeit, die durch endliche Lichtgeschwindigkeit vergeht, bis uns sein Licht erreicht, von der scheinbaren Position verschieden. Diese werden in Sternkatalogen als Eigenbewegung erfasst und sind bei Berechnungen, die sich über längere Zeiträume (etwa Jahrtausende) erstrecken, zu berücksichtigen. [3]
Als Sternörter werden in der Astronomie und Astrometrie die sphärischen Koordinaten (i. d. R. nur die beiden Winkelkoordinaten) von Gestirnen auf der gedachten Himmelskugel bezeichnet. Man unterscheidet:
  • Relative Örter, angegeben relativ zu einem gut vermessenen Stern (Fundamentalstern).
  • Absolute Örter, angegeben direkt im äquatorialen Koordinatensystem mit den beiden Koordinaten:
  • Deklination (analog zur geografischen Breite): Winkelabstand vom Himmelsäquator, d. h. von der Projektion des Erdäquators,
  • Rektaszension (analog zur geografischen Länge): Winkelabstand vom Frühlingspunkt, d. h. vom Schnittpunkt von Himmelsäquator und Ekliptik.
Der Ort, an der ein Gestirn an der Himmelskugel erscheint (beobachteter Ort) wird im Wesentlichen beeinflusst von:
  • der Lichtbrechung (Refraktion),
  • der Bewegung der Erde um die Sonne (Effekt der Parallaxe),
  • der Erdrotation und der langsamen Verlagerung der Erdachse (Effekte der Präzession und der Nutation).
Dementsprechend unterscheidet man drei Arten von Sternörtern:
  • Scheinbare Sternörter werden auf der scheinbaren Himmelskugel beobachtet, um die Refraktion und tägliche Aberration (wegen Erdrotation) korrigiert sowie auf den Erdmittelpunkt bezogen (geozentrische Örter); sie folgen direkt aus Winkelmessungen im System der äquatorialen Koordinaten.
  • Wahre Sternörter sind Scheinbare Sternörter, die zusätzlich um die jährliche Aberration und Parallaxe korrigiert sowie auf den Sonnenmittelpunkt bezogen wurden (heliozentrische Örter).
  • Mittlere Sternörter sind Wahre Sternörter, die nicht auf den Zeitpunkt der Beobachtung, sondern auf eine rechnerische Epoche (Jahresanfang oder Jahresmitte) bezogen und zusätzlich um Präzession und Nutation korrigiert wurden. (Die Epoche kann als ein Zeitpunkt verstanden werden, in dem ein „Schnappschuss des Makrokosmos“ erstellt wird. Mit dieser Momentaufnahme werden alle relevanten Zahlenwerte festgehalten.)
[4]
Als Konstellation wird in der visuellen Astronomie die scheinbare Stellung heller Himmelskörper zueinander bezeichnet, wie sie vom Standort eines Beobachters auf der Erde erscheint. Konstellationen von „Fixsternen“ können dabei in zwei verschiedene Gruppen eingeteilt werden.

Scheinbare Sternansammlungen (sogenannte Asterismen ohne physischen, also gravitativen Zusammenhang):
  • die 88 Sternbilder, welche die Internationale Astronomische Union (IAU) als Standard der Himmelskartierung festgelegt hat;
  • historische Sternbilder der westlichen Astronomie;
  • Sternbilder in anderen Kulturen (Sumerer, Altes China, Indien, Mayas usw.);
  • helle Sterngruppen – insbesondere bei auffälliger Form wie z. B. Sternreihen: sie sind meist nur scheinbare Häufungen, wobei die Sterne sehr verschiedene Entfernungen haben können.
Wahre Sternansammlungen (Sterngruppen und -haufen, deren Mitglieder räumlich eng benachbart stehen):
  • Offene Sternhaufen: gleichzeitig entstandene Sterne, die noch eine lose Gruppe von 20–200 Sonnen bilden – z. B. Plejaden (Siebengestirn) und Hyaden im Sternbild Stier;
  • enge Sterngruppen in Sternhaufen: Trapez der Plejaden, Stierkopf der Hyaden, Sternketten in nahen Sternhaufen wie Messier 36;
  • Kugelsternhaufen: sehr kompakte „Nebel“ mit 50.000–500.000 Sternen, die auch im Teleskop nur am Rand in Einzelsterne auflösbar sind;
  • Galaxien:
  • die Milchstraße und ihre nahen Spiralarme, deren hellste Sterne als Teil mancher Sternbilder oder als Sternwolken erscheinen können;
  • nahe Spiralnebel, von denen in Großteleskopen einzelne Riesensterne erkennbar sein können;
  • Galaxiengruppen (Galaxienhaufen) und die Großstrukturen des Universums: sie sind freiäugig nicht erkennbar, werden daher nur selten als Konstellation bezeichnet.
In der Praxis ist es wegen der Schwierigkeiten bei der Messung von Fixsternen in großer Entfernung nicht immer mit Sicherheit möglich, festzustellen, ob eine Gruppierung von Fixsternen eine scheinbare oder eine echte Ansammlung ist. [5]
Firmament, auch Himmelszelt, bezeichnet in frühen Weltbildern einen über der Erde gelegenen Teil des Kosmos als jene Sphäre, an der die Fixsterne befestigt gedacht waren. Im heutigen deutschen Sprachgebrauch ist Firmament ein gehobener Ausdruck für Himmel und Himmelsgewölbe.

Von der Vorstellung des physisch Festgemachten löste man sich mit den Theorien des Johannes Kepler und seiner Vorgänger und Nachfolger, die zwar die Gesetzmäßigkeiten, nicht aber die Ursachen beschreiben konnten. Nach den Äther-Theorien des 19. Jahrhunderts (eine elektromechanisch aktive vermeintliche Grundsubstanz des „Weltraums“) gelang es erst der Generation Albert Einsteins, ein kosmologisches Modell zu formulieren, das ohne expliziten „Träger“ der Körper auskommt: Hier werden Materie, Raum-Zeit-Kontinuum und Gravitation als ein wechselwirkendes dynamisches System aufgefasst, deren jeweiliger Einfluss untereinander die Positionen zueinander bestimmt.

Die phänomenologische Anblicksproblematik besteht bis heute in der Bezeichnung Himmelskugel der Astronomie: Das ist eine als unendlich weit entfernt gedachte Kugelschale um die Erde, die bei Anwendung der projektiven Geometrie als Abbildungsebene dient (Sphärische Astronomie). [6]
Die Navigationssterne sind besonders helle, in der Navigation verwendete Sterne. Die gebräuchlichste Liste von Navigationssternen wird seit dem Jahr 1802 im Navigations-Handbuch „American Practical Navigator“ von Nathaniel Bowditch veröffentlicht. Die Sterne sind gemäß Konvention von Westen nach Osten nummeriert, d. h., mit abnehmendem Sternwinkel. Die Anzahl der Navigationssterne variiert in den unterschiedlichen Handbüchern zwischen ca. 50 und 200. Insbesondere gibt es „Die 58 klassischen Navigationssterne“ (mit besonderer Stellung des Polarsterns). [7]
Ein Fundamentalstern ist ein Fixstern, dessen Himmelskoordinaten und ihre zeitlichen Änderungen (Eigenbewegung) mit höchstmöglicher Genauigkeit bekannt sind und in einem absoluten System vorliegen.

Durch eine größere Zahl von Fundamentalsternen wurde früher auf der Himmelskugel das Fundamentalsystem der Astronomie definiert, das auch den Rahmen für raumfeste Koordinatensysteme der Geowissenschaften darstellte.

Die Fundamentalsterne dienten als „Anschlusssterne“ bei der Bestimmung der Örter aller anderen Himmelskörper. Daher musste die Bestimmung ihrer Koordinaten unabhängig von anderen Gestirnen erfolgen, also mit einer absoluten Methode. Heutzutage wird das Koordinatensystem üblicherweise basierend auf den Positionen von Quasaren festgelegt, da diese durch ihre extrem große Entfernung eine äußerst geringere Eigenbewegung aufweisen, und deshalb für diesen Zweck besser geeignet sind. Beispiele für basierend auf Quasaren wären das Bezugssystem ICRF oder der Katalog GCRF3.

Die Fundamentalsterne werden zu eigenen Sternkatalogen zusammengefasst und bilden einen Koordinatenrahmen, in dem die Bewegungen des „Kreisels Erde“ genau modellierbar sind. Die ersten vier „Fundamentalkataloge“ entstanden unter deutscher Leitung, weshalb sie bis heute FK abgekürzt werden. Der erste Katalog von 1879 enthielt 539 Sterne, der moderne Hipparcos-Katalog von 1998 bereits 118.000. Fundamentalkataloge sind heute leistungsfähige Datenbanken. [8]
Sternkataloge dienen in der Astronomie dazu, eine große Anzahl von Sternen nach verschiedenen Eigenschaften in Buchform zu listen oder auf Datenbanken zu speichern. Die wichtigsten dieser Parameter sind:
  • die Sternörter (genaue Sternpositionen) im Himmelskoordinatensystem;
  • die translatorische Eigenbewegungen dieser Sterne, wenn hochpräzise Sternörter über einige Jahrzehnte vorliegen und auf systematische Veränderungen untersucht wurden;
  • die Magnituden (scheinbare Helligkeiten), bei erkannten veränderlichen Sternen die Veränderungen der Magnituden;
  • die Spektralklassen oder die Farbindizes der Sterne.
  • Radialgeschwindigkeiten sind aufwendig zu messen und kommen nur in Katalogen neueren Datums vor.
Wegen ihrer riesigen Anzahl sind die meisten Sterne über ihre jeweiligen Katalognummern referenziert. Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Sternkataloge, die im Lauf der Jahre zu unterschiedlichsten Zwecken erstellt wurden. Die meisten der in jüngerer Zeit geschaffenen Kataloge sind nicht mehr gedruckt erschienen sondern können online abgerufen werden.

Der Sternkatalog des Ptolemäus aus dem 2. Jahrhundert n. Z. enthält 1.022 von Alexandria aus sichtbare Sterne. Er wurde als Teil seines „Almagest“ veröffentlicht und war für über tausend Jahre der Standardkatalog in der westlichen und arabischen Welt.

Eine vollständige Auflistung aller Sterne ist auch für heutige Sternkataloge nicht umsetzbar, da es allein in der Milchstraße Milliarden von Sternen gibt. Daher beschränken sich Kataloge in der Regel auf eine mindeste scheinbare Helligkeit, arbeiten also mit einem definierten Magnitudenlimit und lassen schwächere Objekte weg, so dass die Zahl der Objekte nicht ins Unendliche wachsen kann.

Die Kataloge der Gaia-Mission (seit 2013, Weltraumteleskop der ESA) übertreffen sowohl nach der Zahl der Objekte, als auch nach der Genauigkeit alle bisherigen Kataloge. Gaia erfasst sowohl Sterne, als auch Galaxien, Quasare und Objekte des Sonnensystems. Gaia kann aufgrund der Beobachtungsstrategie nur punktförmige Lichtquellen, aber keine ausgedehnten Objekte wie Nebel oder Dunkelwolken erfassen. Gaia liefert Sternenörter, Parallaxen und Eigenbewegungen, Radialgeschwindigkeiten, Spektralklassen, Farben und Spektren. Gaia kann bisher nicht identifizierte Doppel- und Mehrfachsterne, veränderliche Sterne, Quasare, Galaxien und Sonnensystemobjekte automatisch erkennen und einer Klasse zuordnen. Das Limit liegt bisher bei einer G-Magnitude von G = 20, wobei trotzdem eine Reihe schwächerer Objekte enthalten sind. Alle Kataloge sind über Internet für die Allgemeinheit zugänglich. „Gaia EDR3“ erschien 2020 mit 1,8 Milliarden Objekten. [9]
Sternbenennung (Astronymie): Die Internationale Astronomische Union (IAU) ist die international anerkannte Autorität für die Zuweisung von Bezeichnungen zu Sternen und anderen Himmelskörpern. Viele der heute bekannten Sternnamen stammen noch aus der Zeit vor der Gründung der IAU. Andere Namen, hauptsächlich für veränderliche Sterne einschließlich Novae und Supernovae, werden ständig neu hinzugefügt. Die meisten der unzähligen Sterne haben jedoch keinen Namen und werden – falls überhaupt – mit Hilfe von Katalognummern gekennzeichnet.

Viele der helleren oder aus anderen Gründen interessanten Sterne besitzen Eigennamen. Die meisten stammen aus dem Arabischen, wie z. B. Algol, es gibt aber auch einige mit lateinischen Namen, wie Polaris (Polarstern) oder Regulus (Sternbild Löwe), und einige tragen neben den arabischen bzw. lateinischen auch einen deutschen Namen, wie der Hundsstern (Sirius) oder das Reiterlein (Alkor). Sterne sind zum Teil auch nach ihren Entdeckern benannt, wie etwa Barnards Pfeilstern.

Seit 2016 werden von der IAU die Eigennamen von Sternen katalogisiert und standardisiert, und diese dann im IAU Catalog of Star Names (IAU-CSN) veröffentlicht. Bis Januar 2022 wurden insgesamt 449 Eigennamen darin erfasst.

Die Nomenklatur für die freisichtigen Sterne folgt einem Schema wie bei Alpha Centauri (nach dem Sternbild des Zentauren). Johann Bayer führte dieses heute noch weit verbreitete System der Bezeichnung der helleren Sterne eines jeden Sternbilds mittels griechischer und vereinzelt auch lateinischer Buchstaben ein. Nach der Bayer-Bezeichnung erhält der hellste Stern der jeweiligen Konstellation die Bezeichnung α, der zweithellste β, und so weiter.

Ein ähnliches System ersann John Flamsteed, indem er die Sterne der Sternbilder nummerierte, wobei er aber die Nummern nach Rektaszension ordnete. Es kommt heute meist dort zum Einsatz, wo keine Bayer-Bezeichnung existiert. Der Flamsteed-Katalog enthält 2.554 Sterne, die während der Erstellung des Kataloges vom Süden Englands aus sichtbar waren; somit sind Sterne des Südhimmels kaum vertreten.

Bei Fehlen einer besseren Methode zur Benennung eines Sterns werden im Allgemeinen Katalognummern der wichtigen Sternkataloge eingesetzt. Bei der Unzahl von Sternen, die allein in unserer Milchstraße bekannt sind, ist dies auch das einzige praktisch durchführbare Verfahren, das zudem die eindeutige Identifikation und Wiederauffindbarkeit auf einheitliche Art und Weise gewährleistet. Während etwa der „Hipparcos-Katalog“ die Objekte fortlaufend nummeriert, sind die Objekte des „Two Micron All Sky Survey“ nach ihrer Rektaszension und Deklination benannt.

Es gibt einige Unternehmen und auch Sternwarten, die Kunden anbieten, Sterne nach deren Wünschen zu benennen. Bei einer Sterntaufe wird ein durch eine Katalognummer bezeichneter Stern mit einem selbstgewählten Namen meistens für Geld benannt. Diese Benennungen haben allerdings keinerlei wissenschaftliche oder offizielle Bedeutung und existieren nur in der firmeneigenen Liste oder Webseite und auf einem dem Kunden gelieferten Ausdruck. Es handelt sich also um eine rein symbolische Geste, die grundsätzlich jeder selbst durchführen kann. [10]
  [1]  Wikipedia (de): Sternenhimmel
  [2]  Wikipedia (de): Fixstern
  [3]  Wikipedia (de): Scheinbar (Astronomie)
  [4]  Wikipedia (de): Sternörter
  [5]  Wikipedia (de): Konstellation → Konstellationen von „Fixsternen“
  [6]  Wikipedia (de): Firmament
  [7]  Wikipedia (de): Navigationsstern
  [8]  Wikipedia (de): Fundamentalstern
  [9]  Wikipedia (de): Sternkatalog
[10]  Wikipedia (de): Sternbenennung
 
Wikipedia (en): Fixed stars
 
Wikipedia (en): Star position
 
Wikipedia (en): Firmament
Wikipedia (en): List of selected stars for navigation
 
Wikipedia (en): Star catalogue
Wikipedia (en): Stellar designations and names

Daten
Erfasst werden die „Fixsterne“ der Himmelskugel (Firmament) nach ihrer scheinbaren Helligkeit.
Anzahl: mit bloßem Auge sichtbare Sterne etwa 6.000 Datensätze.
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Quellen und Material
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Wikipedia (de) – Listen
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Wikipedia (en) – Listen
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