Sag mir, wie weit die Sterne steh’n
Wie weit sehen wir beim Blick in den Nachthimmel mit bloßem Auge? Ein Artikel in der aktuellen „Physik in unserer Zeit“ gibt Aufschluss.
Michael Vollmer
Beim Blick in einen klaren Sternenhimmel fernab von Lichtquellen der Zivilisation sehen wir nachts viele Sterne, unter günstigen Bedingungen ohne Lichtverschmutzung auch die Milchstraße. Wie weit entfernt sind diese Sterne? Sind auch Galaxien darunter? Wie weit können wir mit bloßem Auge ins All blicken?

So einfach die Frage nach der maximalen Sichtweite des Auges in den Nachthimmel auch ist, so komplex ist die Antwort. Mindestens sechs verschiedene Aspekte müssen berücksichtigt werden. Erstens werden Objekte immer dann wahrgenommen, wenn der Kontrast ihrer Strahlung zur Umgebung einen kritischen Schwellwert übersteigt. Für Punktlichtquellen in der Nacht bezieht sich der Kontrast auf die Strahlung der Lichtquelle (Stern, Galaxie etc.) in Bezug auf die Hintergrundhelligkeit des irdischen Himmels, also der Atmosphäre, durch die hindurch die Beobachtung erfolgt.
Da mit dem Auge beobachtet wird, müssen zweitens statt der in der Physik üblichen Beschreibung von Strahlung durch energetische, das heißt radiometrische, Größen die entsprechenden photometrischen Größen genutzt werden, die sich auf die spektrale Empfindlichkeit des Auges beziehen. Da der Schwellwert gerade noch nachweisbarer Objekte von der auf dem Erdboden ankommenden Menge an Strahlung abhängt, müssen drittens die Mechanismen verstanden werden, die zu einer Abschwächung der Strahlung führen. Dazu zählen die Energieerhaltung bei isotroper Aussendung von Strahlung als auch Streu- und Absorptionsprozessen auf dem Weg von der Quelle zum Auge in interstellaren oder intergalaktischen Staubwolken sowie in der Erdatmosphäre.
Viertens sind Sterne so weit entfernt, dass sie dem Auge praktisch immer als Punktlichtquellen erscheinen. Fünftens hat das Auge zwei verschiedene Detektoren für Licht. Bei viel Licht, tagsüber, regt Strahlung die Zapfen an, bei wenig Licht in der Nacht schaltet das Auge auf die empfindlicheren Stäbchen als Sinneszellen um. Dieser Übergang wird sich bei fortlaufender Dämmerung zeigen. Sechstens müssen letztlich die Ursachen der variablen Hintergrundhelligkeit des Himmels verstanden werden.
All diese Faktoren zusammengenommen ergibt sich für Sterne eine Sichtweite von maximal 15.000 Lichtjahren Entfernung, für Galaxien sowie Supernovae von bis zu einigen Millionen Lichtjahren. Die genaue Herleitung und zahlreiche weitere Details finden sich in der aktuellen „Physik in unserer Zeit“. Der Artikel unter dem unten angegebenen Link ist online frei lesbar.













