Gehen Sie in einer dunklen, mondlosen Nacht nach draußen. Schau nach oben. Ist es Dezember oder Januar? Sieh dir Betelgeuse an, das stumpf rot an Orions Schulter leuchtet, und Rigel, das blau an seinem Knie leuchtet. Einen Monat später reitet die gelbe Capella hoch in Auriga.

Ist es Juli? Finden Sie Vega, einen Saphir in Lyra, oder Antares, das orangerote Herz von Scorpius.

Es gibt keine grünen Sterne!

In der Tat kann man zu jeder Zeit des Jahres Farben am Himmel finden. Die meisten Sterne sehen weiß aus, aber die hellsten zeigen Farbe. Rot, orange, gelb, blau … fast alle Farben des Regenbogens. Aber hey, warte mal. Wo sind die grünen Sterne? Sollten wir sie nicht sehen?

Nein. Das ist eine sehr häufige Frage, aber in Wirklichkeit sehen wir überhaupt keine grünen Sterne. Hier ist der Grund dafür.

Nimm eine Lötlampe (im übertragenen Sinne!) und erhitze eine Eisenstange. Nach einem Moment leuchtet sie rot, dann orange, dann bläulich-weiß. Dann wird sie schmelzen. Nimm besser einen Topflappen.

Warum glüht es? Jede Materie oberhalb der Temperatur des absoluten Nullpunkts (etwa -273 Celsius) strahlt Licht aus. Die Lichtmenge und vor allem die Wellenlänge dieses Lichts hängen von der Temperatur ab. Je wärmer das Objekt, desto kürzer die Wellenlänge.

Kalte Objekte senden Radiowellen aus. Extrem heiße Objekte strahlen ultraviolettes Licht oder Röntgenstrahlen aus. Bei sehr niedrigen Temperaturen strahlen heiße Objekte sichtbares Licht aus (Wellenlängen von etwa 300 Nanometern bis etwa 700 nm).

Gegenwärtig – und das ist gleich entscheidend – strahlen die Objekte nicht nur eine einzige Lichtwellenlänge aus. Stattdessen emittieren sie Photonen in einer Reihe von Wellenlängen. Wenn Sie eine Art Detektor verwenden, der auf die von einem Objekt ausgestrahlten Wellenlängen empfindlich reagiert, und dann die Anzahl der Photonen gegen die Wellenlänge auftragen, erhalten Sie eine einseitige Kurve, die so genannte Schwarzkörperkurve (der Grund für diesen Namen ist hier nicht wichtig, aber Sie können ihn nachschlagen, wenn es Sie interessiert – stellen Sie einfach Ihre SafeSearch Filterung auf "on". Vertrauen Sie mir hier). Es ist ein bisschen wie eine Glockenkurve, aber sie schneidet bei kürzeren Wellenlängen stark ab und endet bei längeren Wellenlängen.

Hier ist ein Beispiel für mehrere Kurven, die verschiedenen Temperaturen von Objekten entsprechen (entnommen aus den Online-Vorlesungsunterlagen der UW:

Schwarzkörperkurven

Die x-Achse ist die Wellenlänge (Farbe, wenn Sie so wollen), und das Spektrum der sichtbaren Farben ist zur Veranschaulichung eingeblendet. Sie können die charakteristische Form der Schwarzkörperkurve erkennen. Wenn das Objekt heißer wird, verschiebt sich die Spitze nach links zu kürzeren Wellenlängen.

Ein Objekt mit einer Temperatur von 4500 Kelvin (etwa 4200 Celsius oder 7600 F) hat seine Spitze im orangefarbenen Teil des Spektrums. Erwärmt man es auf 6000 Kelvin (etwa die Temperatur der Sonne, 5700 C oder 10.000 F), erreicht es seinen Höhepunkt im blaugrünen Bereich. Erhöht man die Temperatur weiter, verschiebt sich die Spitze in den blauen Bereich oder sogar zu kürzeren Wellenlängen. Tatsächlich strahlen die heißesten Sterne das meiste Licht im ultravioletten Bereich ab, bei kürzeren Wellenlängen, als wir mit unseren Augen sehen können.

Nun warte mal (wieder)… wenn die Sonne ihren Höhepunkt im Blaugrün hat, warum sieht sie dann nicht blaugrün aus?

Ah, das ist die Schlüsselfrage! Das liegt daran, dass die Sonne zwar ihren Höhepunkt im Blaugrün hat, aber dennoch Licht in anderen Farben aussendet.

Schauen Sie sich die Kurve für ein so heißes Objekt wie die Sonne an. Die Kurve hat ihren Höhepunkt im blaugrünen Bereich, also werden die meisten Photonen dort emittiert. Aber es gibt auch einige, die blauer sind, und einige, die röter sind. Wenn wir die Sonne betrachten, sehen wir all diese Farben miteinander vermischt. Unsere Augen mischen sie zu einer einzigen Farbe: Weiß. Ja, weiß. Manche Leute sagen, die Sonne sei gelb, aber wenn sie in unseren Augen wirklich gelb wäre, dann würden die Wolken gelb aussehen und der Schnee auch (alles, nicht nur ein Teil davon in deinem Garten, wo dein Hund rumhängt).

OK, also sieht die Sonne nicht grün aus. Aber können wir mit der Temperatur spielen, um einen grünen Stern zu bekommen? Vielleicht einen, der etwas wärmer oder kühler ist als die Sonne?

Es stellt sich heraus, dass das nicht geht. Ein wärmerer Stern leuchtet mehr blau und ein kühlerer mehr rot, aber egal wie, unsere Augen sehen das einfach nicht als grün.

Der Fehler liegt nicht bei den Sternen (na ja, nicht ganz), sondern bei uns selbst.

Unsere Augen haben lichtempfindliche Zellen, die Stäbchen und Zapfen genannt werden. Die Stäbchen sind im Grunde die Helligkeitsdetektoren und sind blind für Farben. Die Zapfen sehen Farben, und es gibt drei Arten: die einen sind empfindlich für Rot, die anderen für Blau und die dritte für Grün. Wenn Licht auf sie trifft, wird jede von ihnen durch eine unterschiedliche Menge ausgelöst; rotes Licht (z. B. von einer Erdbeere) regt die roten Zapfen wirklich an, aber die blauen und grünen Zapfen sind eher blasé darüber.

Die meisten Objekte strahlen (oder reflektieren) nicht nur eine Farbe, so dass die Zapfen durch unterschiedliche Mengen ausgelöst werden. Eine Orange zum Beispiel löst die roten Zapfen etwa doppelt so stark aus wie die grünen, lässt aber die blauen in Ruhe. Wenn das Gehirn das Signal von den drei Zapfen empfängt, sagt es: "Das muss ein Objekt sein, das orange ist." Wenn die grünen Zapfen genauso viel Licht sehen wie die roten, während die blauen nichts sehen, interpretieren wir das als gelb. Und so weiter.

Die einzige Möglichkeit, einen Stern als grün zu sehen, ist also, dass er nur grünes Licht ausstrahlt. Aber wie man in der obigen Grafik sehen kann, ist das so gut wie unmöglich. Jeder Stern, der hauptsächlich grünes Licht aussendet, strahlt auch viel rotes und blaues Licht ab, wodurch der Stern weiß erscheint. Ändert man die Temperatur des Sterns, so sieht er orange, gelb, rot oder blau aus, aber grün geht einfach nicht. Unsere Augen sehen es einfach nicht auf diese Weise.

Deshalb gibt es keine grünen Sterne. Die Farben, die von den Sternen ausgestrahlt werden, und die Art, wie unsere Augen diese Farben sehen, garantieren das so ziemlich. Wenn Sie jemals Ihr Auge an ein Teleskop gehalten und die leuchtende Wega oder den rötlichen Antares oder den tief orangefarbenen Arcturus gesehen haben, wird es Sie auch nicht weiter stören. Sterne gibt es nicht in allen Farben, aber es gibt sie in genügend Farben, und deshalb sind sie fantastisch schön.

Anmerkung: Dies ist nicht das Ende der Geschichte. Es gibt grüne Objekte im Weltraum, und einige Sterne erscheinen grün … aber das ist für einen anderen Beitrag, der bald folgt. Versprochen.