Wenn Sterne ihr Licht verändern
Als veränderliche Sterne bezeichnet man Sterne, deren Helligkeit sich im Laufe der Zeit messbar verändert, manchmal innerhalb von Stunden, manchmal über Monate oder Jahre hinweg. Für Astronom:innen sind veränderliche Sterne weit mehr als eine Kuriosität. Sie sind unverzichtbare Werkzeuge zum Verständnis des Universums.
Die Schwankungen sind kein Zufall. Je nach ihrer Ursache unterscheidet man vier große Gruppen.
Pulsationsveränderliche
Der Stern dehnt sich rhythmisch aus, zieht sich wieder zusammen und wird dabei heller und dunkler.
- Beispiele
- Cepheiden, RR-Lyrae-Sterne, Mira
- Takt
- Stunden bis über ein Jahr
Bedeckungsveränderliche
Zwei Sterne umkreisen einander und verdecken sich dabei gegenseitig, ähnlich wie ein Planet bei einem Transit.
- Beispiel
- Algol im Sternbild Perseus
- Takt
- Stunden bis Jahre, streng regelmäßig
Rotationsveränderliche
Ein ungleichmäßig heller Stern dreht sich, etwa mit großen Sternflecken. Wir sehen abwechselnd hellere und dunklere Seiten.
- Beispiel
- BY-Draconis-Sterne
- Takt
- Stunden bis Tage
Eruptive Veränderliche
Plötzliche Ausbrüche lassen den Stern aufleuchten, von kurzen Flares über Novae bis zu Supernova-Explosionen.
- Beispiele
- Zwergnova SS Cygni, Novae
- Takt
- unregelmäßig, oft überraschend
Pulsationsveränderliche
Viele veränderliche Sterne verändern selbst ihre Größe. Sie dehnen sich im Takt aus und ziehen sich wieder zusammen. Wie aus diesem „Atmen“ eine Lichtkurve wird, zeigt die Animation.
- Der Stern atmet. Ein pulsationsveränderlicher Stern dehnt sich regelmäßig aus und zieht sich wieder zusammen, fast wie ein schlagendes Herz.
- Heißer heißt heller. Beim Zusammenziehen wird sein Gas dichter und heißer. Kurz danach leuchtet der Stern am hellsten und wirkt weißlicher. Beim Ausdehnen kühlt er ab, wird rötlicher und dunkler.
- Schnell hell, langsam dunkel. Die Lichtkurve steigt steil an und fällt langsam wieder ab. Diese Sägezahnform wiederholt sich immer wieder gleich.
- Der Takt verrät mehr. Die Zeit von einem Helligkeitsmaximum zum nächsten ist die Periode. Bei Cepheiden hängt sie mit der wahren Leuchtkraft zusammen. So werden sie zu Entfernungsmessern im All.
So sieht es in echt aus
Unsere Messung des Pulsationsveränderlichen DY Pegasi in der Nacht vom 20. auf 21. Oktober 2026, knapp vier Stunden lang mit 305 Aufnahmen zu je 30 Sekunden.
- Der gleiche Sägezahn. Steil hell, langsam dunkel, genau wie in der Animation.
- Ein schneller Takt. Eine Periode dauert nur etwa 1,75 Stunden. In einer einzigen Nacht sehen wir drei Helligkeitsmaxima.
- Kräftige Schwankung. Im Maximum ist DY Pegasi rund 1,7-mal so hell wie im Minimum, etwa wie das Beispiel „mittel“.
Eine besonders wichtige Gruppe sind die sogenannten Cepheiden, Sterne, die in einem sehr regelmäßigen Rhythmus heller und dunkler werden. Ihre Bedeutung liegt darin, dass ihre Pulsationsperiode direkt mit ihrer tatsächlichen Leuchtkraft zusammenhängt. Dadurch lässt sich aus der gemessenen Periodendauer die wahre Helligkeit des Sterns berechnen und damit seine Entfernung bestimmen. Cepheiden dienen der Astronomie daher als kosmische Entfernungsmesser und haben entscheidend dazu beigetragen, die Ausdehnung unserer Galaxis und des gesamten Universums zu vermessen.
Bedeckungsveränderliche
Manche „veränderlichen“ Sterne sind in Wahrheit zwei Sterne, die einander umkreisen. Ihr Licht ändert sich nicht, weil sich die Sterne selbst verändern, sondern weil sie sich gegenseitig verdecken.
- Zwei Sterne, ein Lichtpunkt. Die beiden Sterne stehen so eng, dass sie im Teleskop zu einem einzigen Punkt verschmelzen. Wir messen immer ihr gemeinsames Licht.
- Tiefes und flaches Minimum. Schiebt sich der lichtschwache Stern vor den hellen, sinkt die Helligkeit stark. Das ist das Hauptminimum. Verdeckt der helle Stern den schwachen, geht nur wenig Licht verloren.
- Nur von der Kante gesehen. Bedeckungen gibt es nur, wenn wir fast genau von der Seite auf die Bahn blicken. Dreh den Blickwinkel kleiner. Unter etwa 64° ziehen die Sterne aneinander vorbei, und die Helligkeit bleibt gleich.
- Eine Waage für Sterne. Aus Dauer und Form der Minima lassen sich die Größen der Sterne bestimmen, zusammen mit Spektren sogar ihre Massen.
Rotationsveränderliche
Auch ein Stern, dessen Oberfläche ungleichmäßig hell ist, wird für uns zum Veränderlichen, sobald er sich dreht.
- Ein Stern mit Flecken. Wie unsere Sonne kann ein Stern dunkle, kühlere Flecken auf seiner Oberfläche haben. Bei manchen Sternen bedecken sie einen großen Teil davon.
- Er dreht sich. Mit jeder Umdrehung wandern die Flecken über die uns zugewandte Seite und verschwinden dann wieder auf der Rückseite.
- Fleckige Seite, weniger Licht. Zeigt die gefleckte Seite zu uns, ist der Stern ein wenig dunkler. Die Lichtkurve wiederholt sich im Takt der Drehung. So lässt sich messen, wie schnell sich der Stern dreht.
- Flecken kommen und gehen. Weil Flecken entstehen, wandern und vergehen, verändert sich die Kurve über Wochen langsam. So lässt sich die Aktivität eines Sterns verfolgen.
Eruptive Veränderliche
Eruptive Veränderliche leuchten plötzlich und meist unvorhersehbar auf. Ein anschauliches Beispiel sind Zwergnovae. Das sind enge Sternpaare, in denen sich immer wieder Gas aufstaut und dann in einem Ausbruch entlädt.
- Ein ungleiches Paar. Ein kompakter Weißer Zwerg umkreist einen kühlen Begleitstern so eng, dass er ihm laufend Gas entreißt.
- Die Scheibe füllt sich. Das Gas sammelt sich in einer flachen Scheibe um den Weißen Zwerg. Lange Zeit passiert scheinbar nichts und der Stern leuchtet ruhig.
- Plötzlicher Ausbruch. Ist genug Gas beisammen, heizt sich die Scheibe schlagartig auf. Innerhalb eines Tages wird das System zehn- bis vierzigmal heller und klingt danach über Tage wieder ab.
- Unberechenbar. Die Ausbrüche kommen in unregelmäßigen Abständen von Wochen bis Monaten. Bei einer echten Nova explodiert dagegen Gas auf dem Weißen Zwerg selbst. Das geschieht noch viel heftiger und nur alle paar tausend Jahre.
Veränderliche selbst beobachten
Auch für Amateurastronom:innen sind veränderliche Sterne ein dankbares Beobachtungsfeld. Viele von ihnen lassen sich bereits mit bloßem Auge oder einem einfachen Fernglas verfolgen, und ihre Helligkeitsschwankungen können über Wochen und Monate hinweg selbst aufgezeichnet werden. Weltweite Netzwerke wie die AAVSO sammeln solche Beobachtungen von Hobbysterngucker:innen aus aller Welt und stellen sie der professionellen Forschung zur Verfügung. Veränderliche Sterne verbinden damit auf wunderbare Weise die Faszination des Beobachtens mit einem echten wissenschaftlichen Beitrag.
