4.4. HR-Diagramm

2026-09-06

Abstract
Sterne zeigen eine Leuchtstärke und werden in Spektralklassen eingeordnet. Daraus ergibt sich das Herzsprung-Russel-Diagramm und damit viele weitere Informationen über jeden Stern.

Spektralklassen

Man teilt die Sterne nach ihren Spektren in sogenannte Spektralklassen ein:

Ausschnitt, aus wikipedia

Zur Zeit der Einführung dieser Klassen sortierte Williamina Fleming2 die Sterne nach der Stärke der Wasserstofflinien (A für die Sterne mit den stärksten Linien). Ihre Teamkollegin Annie Jump Cannon verbesserte dies, indem sie nach der Temperatur sortierte. Deshalb erhält man eine heute willkürlich erscheinende Buchstabenreihenfolge, wenn man die noch genutzten Klassen nach absteigenden Temperaturen ordnet:
O-B-A-F-G-K-M Oh Be A Fine Girl/Guy - Kiss Me
Oder: “Offenbar Benutzen Astronomen Furchtbar Gerne Komische Merksätze“ Die Reihenfolge der Klassen O – M stellt auch keine zeitliche Reihenfolge („Lebenslauf”) dar, obwohl man (…) gelegentlich von „frühen” und „späten” Klassen spricht.

Merke:
Klasse O: die heißesten Sterne (blau)
Klasse M: die „kühlsten” Sterne (rot)

Details: Die Spektralklassen werden heute noch feiner unterteilt und dazu Ziffern angehängt B1, B2, B3…. sowie hinten für kühlere Sterne ergänzt.

Leuchtkräfte

In jeder Spektralklasse gibt es Sterne verschiedener Leuchtkräfte!

Damit hat man zwei Kriterien (Spektralklasse und Leuchtkraft) die man in einem Diagramm auftragen kann. Es zeigt sich, dass bestimmte Kombinationen häufig auftreten, andere nicht. Entsprechend hat das Diagramm leere (weiß) und stark gefüllte (gelb, rot) Bereiche.

astro.uni-bonn.de

Hertzsprung-Russel-Diagramm

Einen empirischen Zusammenhang zwischen den Spektralklassen (Temp.) und den Leuchtkräften (M) von Sternen entdeckten Anfang des 20. Jhd. der Däne Ejnar Hertzsprung und der Amerikaner Henry Noris Russell.

Ein roter K-Stern kann sowohl ein Hauptreihenstern als auch ein Roter Riese sein.

Durch die Untersuchung des Spektrums kann man z.B. einen Hauptreihenstern von einem Riesen unterscheiden (z.B. schärfere Spektrallinien).

wikipedia
wikipedia

Wichtigste Gebiete:

  • Hauptreihe
  • Weiße Zwerge
  • Rote Riesen
  • Rote Überriesen

Die wichtigsten Gebiete sind: Hauptreihe - Weiße Zwerge - Rote Riesen - Rote Überriesen.

Zuordnung in der Hauptreihe

Da die Hauptreihe genähert ein “länglicher Bereich” ist, kann man für Hauptreihensterne eine ungefähre Zuordnung machen:

Spektralklasse ➔ Leuchtkraft

oder mit anderen Achsenbeschriftungen:

Oberflächentemperatur ➔ absolute Helligkeit M

Zusammen mit der beobachteten scheinbaren Helligkeit m resultiert daraus über den Entfernungsmodul seine Entfernung r („Spektroskopische Entfernungsbestimmung”).

Anmerkung: Leuchtkraft L und Temperatur T eines Sterns erlauben nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz auch die Berechnung seines Radius R!

Übungen siehe Buch. Vorgehen:

  1. Scheinbare Helligkeit m und Sternklasse oder Oberflächentemperatur gegeben.
  2. Daraus erhält man (mit HRD und nur wenn Hauptreihenstern) die absolute Helligkeit M.
  3. Aus m-M (Entfernungsmodul) erhält man r.

Wdh. Sternmassen

Kugelsternhaufen

wikipedia

  1. Pablo Carlos Budassi, CC-BY-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stellar_Classification_Chart.png↩︎

  2. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Williamina_Fleming und https://de.wikipedia.org/wiki/Harvard_Computers↩︎

  3. “ESA, Hertzsprung-Russell-Diagramm aus dem öffentlichen Datenarchiv des Hipparcos-Projekts” mit defekten Links, https://astro.uni-bonn.de/~deboer/sterne/pdmsternetxt.html↩︎

  4. Sch und Rursus, CC-BY-SAhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:HR-sparse-de.svg↩︎

  5. Richard Powell, CC-BY-SA, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HRDiagram.png↩︎

  6. R. J. Hall, CC-SA 1.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:M3_color_magnitude_diagram.jpg↩︎