Wer an einem klaren Winterabend nach Süden blickt, kann Sirius kaum übersehen. Unterhalb des markanten Sternbildes Orion steht ein weißblauer Lichtpunkt, der heller wirkt als jeder andere Stern am Nachthimmel. Vor allem wenn Sirius noch tief über dem Horizont steht, flackert er auffällig und scheint manchmal für Sekundenbruchteile zwischen Weiß, Blau, Rot und Grün zu wechseln.
Dabei ist Sirius keineswegs der leuchtkräftigste Stern unserer Galaxis. Es gibt Sterne, die in Wirklichkeit tausende oder sogar hunderttausende Male mehr Energie abstrahlen. Sirius besitzt einen anderen entscheidenden Vorteil: Er befindet sich nur rund 8,6 Lichtjahre von der Erde entfernt und gehört damit zu unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft. Zusammen mit seiner vergleichsweise hohen eigenen Leuchtkraft macht ihn diese geringe Entfernung zum hellsten Stern, den wir nachts von der Erde aus sehen können.
Doch auch die Bezeichnung „Sirius“ vereinfacht die Sache. Hinter dem hellen Lichtpunkt verbergen sich in Wirklichkeit zwei Sterne: Sirius A und ein kleiner, extrem dichter Weißer Zwerg namens Sirius B.
Warum ist Sirius so hell?
Die Helligkeit eines Sterns am Himmel hängt von zwei völlig unterschiedlichen Dingen ab: davon, wie viel Licht der Stern tatsächlich erzeugt, und davon, wie weit er von uns entfernt ist.
Ein sehr leuchtkräftiger Stern kann unscheinbar wirken, wenn er tausende Lichtjahre entfernt liegt. Ein weniger außergewöhnlicher Stern kann dagegen sehr hell erscheinen, wenn er sich in unserer unmittelbaren Nachbarschaft befindet.
Bei Sirius kommen beide Faktoren günstig zusammen.
Sirius A strahlt ungefähr 25-mal so viel Licht ab wie unsere Sonne. Gleichzeitig liegt das Sirius-System nur etwa 8,6 Lichtjahre von der Erde entfernt. NASA nennt gerade diese geringe Entfernung als einen wesentlichen Grund dafür, dass Sirius unseren Nachthimmel dominiert.
Würde man Sirius und unsere Sonne nebeneinander in derselben Entfernung betrachten, wäre Sirius deutlich heller. Gegen wirklich mächtige Überriesen wäre er allerdings keineswegs außergewöhnlich.
Seine Position als hellster Stern unseres Nachthimmels ist deshalb keine Folge eines einzelnen Rekords. Sirius ist hell genug – und vor allem nah genug.
Ist Sirius wirklich der hellste Stern am Himmel?
Hier kommt es auf die Formulierung an.
Die Sonne ist selbstverständlich der mit Abstand hellste Stern an unserem Himmel. Wenn Astronomen Sirius als hellsten Stern bezeichnen, ist deshalb normalerweise der Nachthimmel gemeint.
Auch Planeten können Sirius überstrahlen. Venus beispielsweise kann wesentlich heller erscheinen, reflektiert aber lediglich Sonnenlicht und ist selbst kein Stern.
Unter den Sternen, die nachts von der Erde aus sichtbar sind, steht Sirius an erster Stelle. Seine scheinbare Helligkeit beträgt etwa −1,46 Magnituden. Auf der astronomischen Magnitudenskala bedeuten kleinere beziehungsweise negative Werte eine größere Helligkeit. Sirius ist dadurch deutlich heller als beispielsweise Vega, dessen scheinbare Helligkeit ungefähr bei null Magnituden liegt.
Das Wort „scheinbar“ ist dabei entscheidend. Es beschreibt nur, wie hell ein Objekt von der Erde aus erscheint.
Was bedeutet scheinbare und absolute Helligkeit?
Astronomen unterscheiden zwischen scheinbarer und absoluter Helligkeit.
Die scheinbare Helligkeit beschreibt, wie hell ein Stern an unserem Himmel erscheint. Sie hängt deshalb stark von seiner Entfernung ab.
Die absolute Helligkeit beantwortet eine andere Frage: Wie hell würde ein Stern erscheinen, wenn man ihn aus einer festgelegten Entfernung von zehn Parsec – ungefähr 32,6 Lichtjahren – betrachten würde?
Erst dadurch lassen sich Sterne sinnvoll miteinander vergleichen.
Sirius verliert bei diesem Vergleich seinen großen Vorteil der Nähe. Er bleibt leuchtkräftiger als unsere Sonne, gehört aber nicht zu den spektakulärsten Sternen der Milchstraße.
NASA beziffert seine Leuchtkraft auf ungefähr das 25-Fache der Sonne. Es ist also nicht seine tatsächliche Leuchtkraft allein, die ihn am Himmel zum Spitzenreiter macht.
Wie weit ist Sirius von der Erde entfernt?
Das Sirius-System liegt rund 8,6 Lichtjahre von uns entfernt.
Ein Lichtjahr bezeichnet die Strecke, die Licht innerhalb eines Jahres zurücklegt. Das Licht, das wir heute von Sirius sehen, war deshalb ungefähr achteinhalb Jahre unterwegs.
Für astronomische Verhältnisse ist das ausgesprochen nah. Sirius gehört zur lokalen Sternnachbarschaft unserer Sonne. NASA führt das System unter den nächstgelegenen Sternsystemen auf.
Die geringe Entfernung erklärt einen großen Teil seiner auffälligen Helligkeit.
Zum Vergleich: Viele Sterne, die wir mit bloßem Auge erkennen können, befinden sich mehrere hundert oder sogar tausende Lichtjahre entfernt.
Würde Sirius wesentlich weiter entfernt stehen, wäre er kein besonders auffälliger Stern am Himmel.
Ist Sirius größer als die Sonne?
Ja, aber nicht dramatisch.
Sirius A besitzt ungefähr die doppelte Masse der Sonne. Präzise Untersuchungen der Umlaufbahn von Sirius A und Sirius B ergeben für Sirius A etwa 2,06 Sonnenmassen.
Auch sein Radius ist größer als der unserer Sonne. Gleichzeitig ist Sirius erheblich heißer.
Sirius A gehört zur Spektralklasse A und besitzt eine Oberflächentemperatur von fast 10.000 Kelvin. Die Oberfläche der Sonne erreicht dagegen rund 5.800 Kelvin.
Das erklärt auch die Farbe.
Während unsere Sonne im sichtbaren Spektrum eher weiß beziehungsweise aus irdischer Perspektive häufig gelblich erscheint, strahlt Sirius A besonders intensiv im blauweißen Bereich.
Er ist also kein gigantischer Stern wie Beteigeuze. Sirius ist vielmehr ein relativ junger, heißer Hauptreihenstern, der wegen seiner größeren Masse deutlich mehr Energie produziert als unsere Sonne.
Warum funkelt Sirius so stark?
Sirius selbst flackert nicht innerhalb von Sekunden in verschiedenen Farben.
Das geschieht in der Erdatmosphäre.
Sternenlicht muss auf seinem Weg zu unseren Augen zahlreiche Luftschichten durchqueren. Temperatur- und Dichteunterschiede verändern ständig den Brechungsindex der Luft. Dadurch wird das Licht eines punktförmig erscheinenden Sterns fortwährend leicht abgelenkt.
Astronomen nennen diesen Effekt Szintillation.
Bei Sirius fällt er besonders stark auf, weil der Stern ausgesprochen hell ist. Von Deutschland und anderen mittleren nördlichen Breiten aus steht Sirius außerdem häufig vergleichsweise tief über dem Horizont. Sein Licht muss dadurch einen längeren Weg durch die turbulente Atmosphäre zurücklegen.
Je tiefer Sirius steht, desto stärker kann er deshalb flimmern.
Warum blinkt Sirius manchmal rot, blau und grün?
Auch dafür ist die Atmosphäre verantwortlich.
Unterschiedliche Wellenlängen des sichtbaren Lichts werden in der Atmosphäre geringfügig verschieden stark gebrochen. Rot, Grün und Blau nehmen dadurch auf ihrem Weg durch turbulente Luftschichten nicht exakt denselben Weg.
Bei einem sehr hellen punktförmigen Objekt wie Sirius kann das Auge deshalb für kurze Momente einzelne Farben besonders deutlich wahrnehmen.
Das wirkt teilweise so auffällig, dass Sirius von ungeübten Beobachtern gelegentlich für ein blinkendes Flugzeug, eine Drohne oder ein ungewöhnliches Objekt am Himmel gehalten wird.
Die Farbwechsel stammen jedoch nicht von Sirius selbst. Außerhalb der Erdatmosphäre würde dieses schnelle farbige Funkeln verschwinden.
Wo findet man Sirius am Himmel?
Sirius gehört zum Sternbild Großer Hund, lateinisch Canis Major. Daher stammt auch sein traditioneller Beiname „Hundsstern“.
Für Beobachter in Deutschland lässt sich Sirius besonders leicht während der Wintermonate finden.
Die einfachste Orientierung bietet Orion.
Die drei nahezu in einer Linie stehenden Gürtelsterne des Orion sind sehr auffällig. Verlängert man diese Linie in die entsprechende Richtung nach unten beziehungsweise südöstlich, gelangt man ungefähr zu Sirius. NASA empfiehlt genau diese Orientierung als einfache Möglichkeit, den Stern zu finden.
Wegen seiner enormen scheinbaren Helligkeit ist ein Teleskop dafür nicht erforderlich.
Unter einem ausreichend dunklen Himmel ist Sirius selbst aus Städten problemlos sichtbar.
Ist Sirius ein Doppelstern?
Ja.
Der Lichtpunkt, den wir mit bloßem Auge sehen, wird fast vollständig von Sirius A erzeugt. Doch das System besitzt einen zweiten Stern: Sirius B.
Beide umkreisen ihren gemeinsamen Schwerpunkt mit einer Umlaufzeit von ungefähr 50 Jahren. Präzise Hubble-Messungen ergeben eine Periode von etwa 50,1 Jahren.
Sirius B ist jedoch kein gewöhnlicher Hauptreihenstern.
Er ist ein Weißer Zwerg – der Überrest eines Sterns, der seinen nuklearen Brennstoff bereits weitgehend verbraucht und seine äußeren Schichten abgestoßen hat.
Das macht Sirius zu einem besonders interessanten System: Neben einem hellen jungen Hauptreihenstern befindet sich der kompakte Rest eines Sterns, der ursprünglich sogar massereicher gewesen sein muss.
Wie wurde Sirius B entdeckt?
Die Existenz eines unsichtbaren Begleiters wurde vermutet, bevor er tatsächlich gesehen wurde.
Im 19. Jahrhundert bemerkte der deutsche Astronom Friedrich Wilhelm Bessel Unregelmäßigkeiten in der Bewegung von Sirius. Daraus schloss er, dass die sichtbare Bahn durch die Schwerkraft eines unbekannten Begleiters beeinflusst werden müsse.
1862 gelang dem amerikanischen Teleskopbauer und Astronomen Alvan Graham Clark schließlich die direkte Beobachtung von Sirius B.
Damit wurde ein Objekt sichtbar, dessen Existenz zuvor nur aus seiner gravitativen Wirkung abgeleitet worden war.
Später erkannte man, dass Sirius B zu einer damals noch völlig neuen Klasse von Sternresten gehört: den Weißen Zwergen.
Was ist Sirius B?
Sirius B gehört zu den faszinierendsten Sternobjekten in unserer unmittelbaren Umgebung.
Obwohl er ungefähr so viel Masse wie unsere Sonne besitzt, ist er kaum größer als die Erde. Präzise Hubble-Messungen ergaben eine Masse von ungefähr einer Sonnenmasse; sein Durchmesser liegt nur in der Größenordnung des Erddurchmessers.
Dadurch besitzt Sirius B eine enorme Dichte.
Materie in einem Weißen Zwerg befindet sich in einem Zustand, der mit gewöhnlichen Stoffen auf der Erde kaum vergleichbar ist. Ein kleiner Würfel solchen Materials würde unter irdischen Bedingungen eine gewaltige Masse besitzen.
Trotz seiner hohen Oberflächentemperatur ist Sirius B ungefähr 10.000-mal lichtschwächer als Sirius A. Der Grund liegt in seiner winzigen Oberfläche.
Sirius A überstrahlt seinen Begleiter deshalb so stark, dass Sirius B selbst mit einem Teleskop nicht immer leicht zu beobachten ist.
War Sirius B früher heller als Sirius A?
Sehr wahrscheinlich war der Vorgängerstern von Sirius B ursprünglich massereicher als Sirius A.
Das klingt zunächst paradox. Heute besitzt Sirius B ungefähr eine Sonnenmasse, Sirius A dagegen mehr als zwei.
Doch Sterne verlieren während ihrer Entwicklung große Mengen Masse.
Ein massereicherer Stern verbraucht seinen Brennstoff schneller. Der Vorgänger von Sirius B entwickelte sich deshalb wesentlich schneller als Sirius A, blähte sich zum Riesen auf, stieß seine äußeren Schichten ab und hinterließ schließlich nur seinen heißen kompakten Kern.
Dieser Kern ist der heutige Weiße Zwerg Sirius B.
Modelle des Systems kommen für Sirius A auf ein Alter von ungefähr 240 Millionen Jahren. Sirius B besitzt eine Abkühlungszeit als Weißer Zwerg von ungefähr 126 Millionen Jahren; einschließlich seines vorherigen Sternlebens ergibt sich ein mit Sirius A vereinbares Gesamtalter.
Das Sirius-System zeigt damit zwei sehr verschiedene Phasen der Sternentwicklung gleichzeitig.
Wird Sirius A ebenfalls zum Weißen Zwerg?
Sehr wahrscheinlich ja.
Sirius A befindet sich heute noch auf der Hauptreihe. In seinem Kern wird Wasserstoff zu Helium verschmolzen.
Da Sirius A ungefähr doppelt so viel Masse wie die Sonne besitzt, verbraucht er seinen Wasserstoff wesentlich schneller.
Irgendwann wird auch er die Hauptreihe verlassen, sich zu einem Riesenstern entwickeln und schließlich seine äußeren Schichten abstoßen.
Der zurückbleibende Kern wird voraussichtlich ebenfalls zu einem Weißen Zwerg.
Sirius A besitzt nicht genügend Masse, um am Ende seines Lebens eine typische Kernkollaps-Supernova wie Beteigeuze zu erzeugen.
Seine Zukunft wird deshalb wesentlich weniger explosiv verlaufen.
Könnte Sirius zur Supernova werden?
Sirius A nach heutigem Kenntnisstand nicht.
Für eine Kernkollaps-Supernova benötigt ein Stern am Anfang seines Lebens deutlich mehr Masse. Sirius A besitzt mit etwas mehr als zwei Sonnenmassen nicht genug davon.
Auch Sirius B ist bereits ein Weißer Zwerg und hat seine normale Sternentwicklung hinter sich.
In bestimmten Doppelsternsystemen können Weiße Zwerge zwar unter besonderen Bedingungen als sogenannte Supernova vom Typ Ia explodieren, wenn sie ausreichend Masse aufnehmen oder mit einem anderen Weißen Zwerg verschmelzen.
Für Sirius B gibt es jedoch keinen bekannten Hinweis darauf, dass ein solches Szenario bevorsteht.
Das Sirius-System wird also trotz seiner auffälligen Helligkeit nicht als zukünftige nahe Supernova betrachtet.
Gibt es Planeten um Sirius?
Bislang ist kein Planet um Sirius A oder Sirius B gesichert nachgewiesen.
Das System wurde ausführlich untersucht. Präzise astrometrische Messungen der beiden Sterne konnten keine größeren zusätzlichen Begleiter nachweisen. Hubble-Daten schließen in weiten Bereichen sogar weitere Körper mit Massen im Bereich großer Brauner Zwerge beziehungsweise sehr massereicher Gasplaneten aus.
Das bedeutet allerdings nicht, dass kleinere Planeten zwangsläufig ausgeschlossen sind.
Doppelsternsysteme können grundsätzlich Planeten besitzen. Entscheidend sind ihre Bahnen und die gravitativen Bedingungen.
Bei Sirius kommt hinzu, dass sich das System während der Entwicklung von Sirius B erheblich verändert haben muss. Der Vorgängerstern verlor einen großen Teil seiner ursprünglichen Masse, wodurch sich auch die gravitative Umgebung änderte.
Ob kleinere Planeten dort existieren oder früher existiert haben, ist deshalb weiterhin eine offene Frage.
Wie alt ist Sirius?
Das Sirius-System ist im Vergleich zur Sonne ausgesprochen jung.
Moderne Modelle kommen auf ein Alter von ungefähr 240 Millionen Jahren. Unsere Sonne ist dagegen rund 4,6 Milliarden Jahre alt.
Sirius entstand also erst lange nachdem sich Erde und Sonnensystem bereits gebildet hatten.
Trotzdem hat einer seiner beiden Sterne seinen normalen Lebenszyklus schon nahezu vollständig durchlaufen.
Das liegt am ursprünglichen Massenunterschied.
Der Vorläufer von Sirius B war massereicher und verbrannte seinen Brennstoff entsprechend schnell. Sirius A entwickelt sich langsamer und leuchtet bis heute als Hauptreihenstern.
Das Alter eines Sterns allein sagt deshalb wenig darüber aus, wie weit er in seiner Entwicklung fortgeschritten ist.
Die Masse entscheidet über das Tempo.
Ist Sirius der nächste Stern zur Sonne?
Nein.
Das nächstgelegene Sternsystem ist Alpha Centauri. Proxima Centauri befindet sich nur etwas mehr als vier Lichtjahre von der Sonne entfernt.
Sirius liegt mit 8,6 Lichtjahren ungefähr doppelt so weit entfernt. Trotzdem gehört das System zu den nächsten Sternnachbarn unserer Sonne.
Dass Sirius heller als Alpha Centauri erscheint, zeigt erneut, warum Entfernung allein nicht über die sichtbare Helligkeit entscheidet.
Sirius A erzeugt wesentlich mehr Licht als die sonnenähnlichen beziehungsweise masseärmeren Sterne des Alpha-Centauri-Systems.
Nähe und Leuchtkraft wirken gemeinsam.
Würde unsere Sonne von Sirius aus hell erscheinen?
Sie wäre sichtbar, aber keineswegs spektakulär.
Aus einer Entfernung von 8,6 Lichtjahren wäre unsere Sonne nur ein gewöhnlich wirkender Stern. In einer künstlerischen Rekonstruktion des Sirius-Systems von NASA und ESA erscheint die Sonne ungefähr als Stern zweiter Größenklasse.
Das ist ein interessanter Perspektivwechsel.
Von der Erde aus dominiert die Sonne unseren gesamten Himmel und Sirius ist nur ein heller Punkt in der Nacht.
Vom Sirius-System aus wäre Sirius A die gewaltige nahe Sonne – und unsere eigene Sonne nur einer von vielen Lichtpunkten am Himmel.
Helligkeit ist im Universum immer auch eine Frage des Standortes.
Warum heißt Sirius der Hundsstern?
Sirius ist der hellste Stern im Sternbild Großer Hund – Canis Major.
Daher stammt die Bezeichnung Hundsstern.
Seine auffällige Stellung am Himmel machte Sirius bereits für frühe Kulturen zu einem bedeutenden Himmelsobjekt. Besonders bekannt ist seine Rolle im alten Ägypten, wo sein heliakischer Aufgang – das erste Sichtbarwerden kurz vor Sonnenaufgang nach einer Zeit der Unsichtbarkeit – ungefähr mit der Jahreszeit der Nilflut verbunden war.
Auch die sogenannten „Hundstage“ des Sommers hängen sprachgeschichtlich mit Sirius zusammen. In der Antike wurde das heiße Wetter mit dem Auftreten des Hundssterns zusammengebracht.
Physikalisch hat Sirius selbstverständlich keinen Einfluss auf sommerliche Hitzewellen.
Seine kulturelle Bedeutung zeigt jedoch, wie lange Menschen diesen außergewöhnlich hellen Stern bereits beobachten.
Warum ist Sirius also der hellste Stern am Nachthimmel?
Nicht weil er der größte Stern ist. Nicht weil er der heißeste Stern ist. Und auch nicht, weil er am meisten Energie von allen Sternen erzeugt.
Sirius ist der hellste Stern unseres Nachthimmels, weil zwei günstige Eigenschaften zusammentreffen.
Sirius A ist tatsächlich leuchtkräftig: Er strahlt ungefähr 25-mal so viel Licht ab wie unsere Sonne. Gleichzeitig befindet er sich nur 8,6 Lichtjahre entfernt – kosmisch betrachtet praktisch in unserer Nachbarschaft.
Genau diese Kombination bringt ihn an die Spitze.
Und selbst dieser auffällige Lichtpunkt ist komplizierter, als er am Himmel wirkt. Sirius ist kein einzelner Stern, sondern ein Doppelsternsystem. Neben dem hellen Sirius A zieht ein Weißer Zwerg mit ungefähr der Masse der Sonne seine Bahn, obwohl er kaum größer als die Erde ist. Beide Sterne umrunden einander ungefähr alle 50 Jahre.
Was wir von der Erde aus sehen, ist also nur die dominante Hälfte eines bemerkenswerten Systems.
Sirius erscheint uns als einzelner funkelnder Punkt unterhalb des Orion. Sein Licht braucht fast neun Jahre bis zur Erde, wird auf den letzten Kilometern durch unsere Atmosphäre gebrochen und beginnt dadurch zu flimmern und in Farben aufzublitzen.
Der hellste Stern der Nacht ist deshalb gleichzeitig ein gutes Beispiel dafür, wie sehr unser Eindruck des Universums vom Standort abhängt.
Ein paar Lichtjahre näher oder weiter entfernt – und ein anderer Stern würde den Titel tragen.
Quellen
▪︎ NASA – Sirius und der Weiße Zwerg Sirius B
▪︎ NASA – Skywatching und wissenschaftlicher Überblick zu Sirius
▪︎ NASA Goddard Space Flight Center – Die stellare Nachbarschaft der Sonne
▪︎ NASA/ESA Hubble Space Telescope – Beobachtungen von Sirius A und Sirius B
▪︎ European Space Agency – Hubble-Untersuchungen von Sirius B
▪︎ Bond et al., The Astrophysical Journal – Historical and HST Astrometry of Sirius A, B
▪︎ American Association of Variable Star Observers – Astronomische Magnitudenskala und scheinbare Helligkeit