Diese verzerrten Konstellationen sahen unsere entfernten Vorfahren am Nachthimmel von 20.000 v. Menschen haben immer die hellsten Sterne verwendet, um Muster am Himmel zu verfolgen, aber diese Sterne sind im Allgemeinen unsere nächsten Nachbarn in der Galaxie und diejenigen mit den höchsten Eigenbewegungen.
Wir nehmen an, dass die Positionen der Sterne im Himmel ewig sind. Aber alles im Raum ist in Bewegung. Während sich unsere Milchstraße dreht, wird unsere Sonne alle 250 Millionen Jahre einmal durch die Galaxie getragen und treibt langsam durch die Scheibe der Galaxie auf und ab, wie ein Pferd auf einem Karussell. Die Sterne in der Galaxie ziehen sich gravitativ aneinander, was sie zwingt, sich zu bewegen. Astronomen kennen viele Gruppen junger Sterne, die sich zusammen gebildet haben und nun als Gruppe durch die Galaxie wandern. Und Wissenschaftler können einzelne Clustermitglieder identifizieren, die aufgrund von Gravitationskräften, die von umgebenden Sternen ausgeübt werden, ausgeworfen wurden.
Zum größten Teil sind die Bewegungen von Sternen im Laufe der menschlichen Lebensspanne nicht offensichtlich. Die von Sternen gebildeten Sternbilder haben sich jedoch im Laufe der aufgezeichneten Geschichte verändert. Darüber hinaus ändern mehrere Sterne in der Nähe unserer Sonne von einem Jahr zum nächsten merklich ihren Standort, und Skywatcher mit Hinterhofteleskopen können den Fortschritt dieser Sterne beobachten.
In dieser Ausgabe von Mobile Astronomy konzentrieren wir uns auf wandernde Sterne. Wir werden einige schnelllebige hervorheben und Ihnen erklären, wie Sie sie mit Ihrer bevorzugten Astronomie-App sehen können. Und wir werden Ihnen erklären, wie Sie nachbilden können, wie unsere modernen Konstellationen aussahen, als die Menschheit zum ersten Mal Bilder in den Sternen sah, und wie unsere Nachkommen in ferner Zukunft sehen werden. [Orion transformiert: Vertraute Konstellation wird sich über Jahrtausende verschieben (Video)]
Sternbewegung 101
Da sich Sterne im Raum in jede Richtung bewegen können, können sie sich seitlich (seitwärts), radial (auf unser Sonnensystem zu oder von unserem Sonnensystem weg) oder eine Kombination dieser beiden Bewegungsarten bewegen. Seitliche Bewegungen ändern die Koordinaten der Sterne am Himmel und ordnen unsere Sternenkarten schrittweise neu. Astronomen können auch die Doppler-Verschiebungen des Spektrums eines Sterns messen, um festzustellen, ob sich ein Stern unserem Sonnensystem nähert oder von ihm zurücktritt. Eine solche radiale Bewegung ändert jedoch nicht die Position eines Sterns in unserem Himmel.
Astronomen verwenden den Begriff "Eigenbewegung", um die Veränderung der Position eines Sterns im Laufe der Zeit aus unserer Sicht des Sonnensystems zu beschreiben. Sie verwenden auch den Begriff "scheinbare Bewegung". Diese wahrgenommene Bewegung besteht tatsächlich aus einer Mischung der inhärenten Bewegung eines Sterns durch die Galaxie plus der Änderung der Position unserer Sonne im selben Zeitraum. (Wir werden die durch Parallaxe verursachten Veränderungen ignorieren, wenn die Erde die Sonne umkreist, da diese über das Jahr gemittelt werden.)
Die richtige Bewegung ist bei entfernten Sternen in der Regel sehr klein und bei näheren Sternen sehr groß, obwohl selbst nahegelegene Sterne einen Eigenbewegungswert von Null haben können, wenn sie sich nicht seitwärts bewegen.
Bevor Rechenmaschinen verfügbar wurden, haben Astronomen die Deklinations- und Aufstiegskoordinaten von Sternen sorgfältig gemessen, diese Werte in Sternenkatalogen notiert und die Sterne von Hand auf Himmelskarten aufgezeichnet. (R.A. und Dec. auf der Himmelskugel, um die Abkürzungen der Maße zu verwenden, sind analog zu Längen- und Breitengrad auf der Erdkugel.)
Als sich die Instrumentierung verbesserte, stellten Astronomen fest, dass einige Sterne ihre Position im Laufe der Zeit änderten, sodass Kataloge und Diagramme regelmäßig aktualisiert und neu aufgelegt werden mussten - in der Regel alle fünf Jahre. Schließlich enthielten die Sternenkataloge die Geschwindigkeit und Richtung, in die sich die Sterne bewegten. Heutzutage werden digitale Online-Sternenkataloge vom US Naval Observatory und anderen öffentlichen Organisationen gehostet und aktualisiert. Mobile Astronomie-Apps und Desktop-Planetariumssoftware laden diese Kataloge regelmäßig herunter und verwenden die Daten, um jeden Stern an einem bestimmten Datum an der richtigen Position anzuzeigen.
Um die Sternbewegung noch genauer darzustellen, haben Forscher mehrere Missionen in den Weltraum geschickt. Das Hipparcos-Raumschiff wollte Sternpositionen genau messen, um Wissenschaftlern zu helfen, mehr über die Galaxie zu erfahren. Eine Folgemission namens Gaia misst derzeit eine Milliarde Sterne mit hoher Genauigkeit. Diese Informationen werden bald Astronomie-Apps informieren. Und die Informationen werden nicht nur dazu beitragen, unsere Nachthimmelmodelle genauer zu machen, sondern Astronomen können auch mithilfe der Sternbewegung untersuchen, wie die Galaxie strukturiert ist und sich entwickelt. [Diese 3D-Farbkarte mit 1,7 Milliarden Sternen in der Milchstraße ist die beste aller Zeiten]
Konstellationen ändern sich im Laufe der Zeit
Viele unserer 88 modernen Sternbilder haben ihren Ursprung in der babylonischen Astronomie. Um 1370 v. Chr. Nahmen diese alten Astronomen die Beziehung zwischen den Jahreszeiten und den Sternen zur Kenntnis und erstellten die frühesten bekannten Sternenkataloge: die Drei-Sterne-Liste und die Mul.Apin, die beide als Steintafeln erhalten sind. Dieses Wissen wurde später an die alten Griechen weitergegeben, die den Grundstein für die moderne westliche Astronomie legten. Die modernen Tierkreiskonstellationen - einschließlich Stier, der Stier; Leo, der Löwe; und Scorpius, der Skorpion - erschien zuerst in diesen alten Texten.
Aufgrund der Eigenbewegung der Sterne über Jahrtausende hinweg ändern sich die Konstellationen, die wir heute sehen, gegenüber den Sternmustern, die die Babylonier gesehen haben. In den meisten Fällen sind die Änderungen kaum spürbar, einige sind jedoch leicht erkennbar. Mit fortschrittlichen Astronomie-Apps wie SkySafari 6, Stellarium Mobile und Star Walk 2 können Sie den Himmel in verschiedenen Epochen betrachten, sodass Sie in die Vergangenheit reisen können, um den alten Himmel zu sehen und eine Vorschau auf den Himmel zu erhalten, den unsere Nachkommen in ferner Zukunft genießen werden.
Bei einigen Apps müssen Sie das Jahr, das Sie sehen möchten, manuell eingeben oder nacheinander durch die Jahre scrollen. Mit SkySafari 6 können Sie problemlos durch die Zeit springen. Öffnen Sie in dieser App das Menü Einstellungen. Aktivieren Sie unter dem Element Präzession die Option Richtige Bewegung. (Diese Änderung kann dauerhaft sein. Sie wirkt sich nicht auf Ihre regelmäßige Nutzung der App aus.) Wechseln Sie unter Koordinaten zu Ecliptic. Deaktivieren Sie unter Horizont und Himmel Tageslicht und Horizontglühen und anschließend "Horizont und Himmel anzeigen". Für diese Demonstration verstecke ich auch gerne die Planeten. Stellen Sie sicher, dass die Linien der Konstellationen angezeigt werden. Sternnamen sind optional.
Beim Verlassen des Menüs "Einstellungen" zeigt die Anzeige Ihrer App unabhängig von der Tageszeit einen dunklen Himmel ohne verdeckten Horizont an. Suchen und wählen Sie eine Konstellation aus. Ursa Major ist eine gute Wahl, da jeder mit dem Big Dipper-Asterismus dieser Konstellation vertraut ist. Verwenden Sie das Center-Symbol, um Ursa Major an Ort und Stelle zu halten, und öffnen Sie dann die Zeitflusssteuerung.
Tippen Sie auf den aktuell angezeigten Jahreswert. Unter dem Etikett für den Wochentag wird in einem Feld "1 Jahr" angezeigt. Tippen Sie auf dieses Feld, um eine Tastatur zu öffnen und eine große Zahl einzugeben, z. B. 500 oder 1.000. (Verwenden Sie die ENTF-Taste, um die Standardeinstellung "1" zu löschen, bevor Sie Ihren Wert eingeben.) Wenn Sie fertig sind, tippen Sie auf dasselbe Feld, um die Tastatur zu schließen. Jedes Mal, wenn Sie das Jahr erhöhen, springt es um den von Ihnen eingegebenen Betrag, d. H. 500 Jahre. (Das gleiche Inkrement gilt, wenn Sie zu Tagen, Stunden, Minuten usw. wechseln.)
Lassen Sie bei zentriertem Ursa Major Zeit vorwärts oder rückwärts fließen. Die Konstellation wird sich verzerren, wenn sich die Sterne durch die Galaxie bewegen. Stellen Sie das Jahr auf 1480 v. die Konstellation so zu zeigen, wie es die alten Babylonier sahen. Oder gehen Sie weit in die Zukunft, um zu sehen, wie unsere Nachkommen den Himmel sehen werden. Geben Sie die Schaltfläche Jetzt ein, um zum aktuellen Tag zurückzukehren. (In SkySafari 6 können Sie ein bestimmtes Jahr direkt in das Einstellungsmenü für Datum und Uhrzeit eingeben.)
Während die App auf diese Weise konfiguriert ist, können Sie andere Beispiele für sich schnell entwickelnde Konstellationen ansehen. Altair in Aquila, der Adler, und Arcturus in Boötes, der Hirte, sind zwei helle Sterne mit bloßem Auge, die relativ hohe Eigenbewegungswerte aufweisen (0,66 bzw. 2,28 Bogensekunden pro Jahr). Zwei dunklere Sterne namens Tarazed und Alshain flankieren Altair. Am modernen Himmel bilden diese Sterne eine gebogene Linie mit Altair in der Mitte - als wären diese flankierenden Sterne die "Ohren" des Adlers. Vor tausend Jahren saß Altair direkt zwischen ihnen, und zu babylonischen Zeiten befand sich Altair "unter" ihnen, sodass die beiden flankierenden Sterne eher wie "Antennen" wirkten.
Arcturus ist der sehr helle, orangefarbene Stern, der am Fuße des drachenförmigen Sternbildes Boötes sitzt. Es ist im westlichen frühen Abendhimmel im September. Die Sterne Zeta Boötes und Muphrid sitzen südöstlich bzw. südwestlich von Arcturus und bilden die stumpfen Beine des Hirten. Arcturus bewegt sich nach Süden. Vor zwei Jahrtausenden war es viel weiter von diesen Sternen entfernt, und in 3.000 Jahren wird Arcturus zwischen ihnen sitzen - als würde er die Spaltungen durchführen!
Barnards Stern
Wir können Astronomie-Apps verwenden, um zu sehen, wie Sterne mit sehr hoher Eigenbewegung ihre Position Jahr für Jahr ändern. Schauen Sie sich zum Beispiel den roten Zwerg Barnard's Star an, der sich nur 6 Lichtjahre von der Sonne entfernt befindet. Der Stern hat seinen Namen vom US-Astronomen E. E. Barnard, der 1919 feststellte, dass die Bewegung dieses Sterns über den Himmel 10,3 Bogensekunden pro Jahr beträgt - die größte Eigenbewegung eines Sterns relativ zur Sonne. (Ein Vollmond hat einen Durchmesser von 1.800 Bogensekunden.)
Barnards Stern befindet sich im Sternbild Ophiuchus, das an Septemberabenden am südwestlichen Himmel zu finden ist. Bei einer visuellen Größe von +9,53 befindet sich der Stern mit einem 10 x 50-Fernglas nahe der Sichtbarkeitsgrenze, aber ein Hinterhofteleskop kann Ihnen diesen Stern zeigen. Ihre Astronomie-App zeigt sofort die schnelle Bewegung von Barnards Stern über den Himmel.
Stellen Sie die Zeit Ihrer App auf ca. 21 Uhr ein. Ortszeit. Verwenden Sie das Suchmenü, um Barnards Stern zu finden (andere Katalognamen hierfür sind V2500 Ophiuchi und HIP87937), und verwenden Sie dann das mittlere Symbol, um den Stern in die Mitte der App-Anzeige zu setzen. Zoomen Sie hinein, bis der nahegelegene helle Stern 66 Ophiuchi (oder 66 Oph) am Rand des Displays sichtbar ist.
Öffnen Sie die Zeitsteuerung und tippen Sie auf das Jahr, um diese Einheit als Zeitinkrement auszuwählen. Wenn Sie nun auf die Pfeilsymbole drücken, fließt die Zeit jedes Jahr vorwärts oder rückwärts. In der Zukunft verschiebt sich Barnards Stern jedes Jahr nach rechts oben, weg von 66 Oph. Als der Astronom Barnard 1919 seinen Stern maß, befand er sich rechts unten bei 66 Oph.
Um die Bewegung von Barnards Stern selbst zu verfolgen, versuchen Sie, sie in Ihrem Teleskop zu finden (ein GoTo-System hilft) und skizzieren Sie das Sternfeld um ihn herum. Schauen Sie sich jedes Jahr das Sternfeld noch einmal an und skizzieren Sie es erneut. Schließlich wird sein Weg offensichtlich. Astrofotografen können das Sternfeld abbilden und ein mehrjähriges Komposit erstellen, um die Bewegung des Sterns anzuzeigen.
Sie können Ihre App auch an einigen anderen sich schnell bewegenden Sternen testen, darunter 61 Cygni in Cygnus und Groombridge 1830 und Lalande 21185, beide in Ursa Major. (Verwenden Sie zu diesem Zeitpunkt im Jahr 5 Uhr Ortszeit, wenn diese Sterne gut am Himmel platziert sind.)
In den kommenden Ausgaben von Mobile Astronomy werden wir einige Ziele für die Sternbeobachtung im Herbst hervorheben, diskutieren, wie Sie mit mobilen Apps Ihre astronomischen Beobachtungen planen und protokollieren können und vieles mehr. Bis dahin schau weiter nach!
Anmerkung der Redaktion: Chris Vaughan ist ein Spezialist für Öffentlichkeitsarbeit und Bildung im Bereich Astronomie bei AstroGeo, Mitglied der Royal Astronomical Society of Canada und Betreiber des historischen David Dunlap Observatory-Teleskops (1,88 m). Sie können ihn per E-Mail erreichen und ihm auf Twitter @astrogeoguy sowie auf Facebook und Tumblr folgen.
Dieser Artikel wurde von Simulation Curriculum, dem führenden Anbieter von Lösungen für weltraumwissenschaftliche Lehrpläne und Hersteller der SkySafari-App für Android und iOS, bereitgestellt. Folgen Sie SkySafari auf Twitter @SkySafariAstro. Folgen Sie uns auf @Spacedotcom, Facebook und Google+. Originalartikel auf Space.com.
