Die Sonne und mit ihr die Erde ist Teil einer großen Galaxie. Diese Galaxie trägt den poetischen Namen „Milchstraße“. Der stammt noch aus einer Zeit, als man von Galaxien nicht viel wusste. Als sich die alten Griechen, inspiriert von ihrer Mythologie, die Sternbilder am Himmel benannten, haben sie das helle, milchige, weiß leuchtende Band, das man in klaren Nächten sehen kann, „Milchstraße“ genannt (auf altgriechisch heißt das „galaxias“). Der Sage nach handelt es sich dabei um die Milch der Göttin Hera. Zeus hat ihr seinen mit einer anderen Frau gezeugten Sohn Herakles heimlich an die Brust gelegt. Als Hera das merkte riss sie in weg und ihre Milch spritze über den ganzen Himmel. Tja, die Griechen… Erst später fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Milchstraße aus Milliarden von Sternen besteht und wir ein Teil davon sind. Und kürzlich haben Astronomen von der Uni Pittsburgh herausgefunden, welche exakte Farbe unsere Galaxie hat.
Farben spielen in der Astronomie eine wichtige Rolle. Man kann aus ihnen viel lernen. Ein Stern zum Beispiel ist ein fast perfekter Schwarzer Strahler. Das hat nichts mit schwarzen Löchern zu tun, sondern bedeutet nur, dass das Spektrum des Stern ausschließlich von seiner Temperatur abhängt. Es gibt das berühmte Wiensche Verschiebungsgesetz, dass genau angibt, wie sich das Maximum der abgestrahlten Strahlungsleistung in Abhängigkeit von der Temperatur verschiebt:
Je höher die Temperatur ist, desto weiter nach links, also in den Bereich kleinerer Wellenlängen, verschiebt sich das Maximum. Darum leuchten heiße Sterne auch eher blau-weißlich und kühle Sterne rötlich. Bei Sternen wie unserer Sonne mit einer Temperatur von knapp 5800 Kelvin liegt das Maximum ziemlich genau im grünen Bereich des Spektrums. Das die Sonne trotzdem nicht grün leuchtet, liegt an der Mischung der Farben. Das Maximum ist zwar im grünen Bereich, aber auch links und rechts davon sendet die Sonne viel Strahlung aus (das eigentliche Spektrum ist auch viel symmetrischer als in dem logarithmischen Diagramm oben) und in der Mischung ergibt sich dann ein gelb-weißliches Licht. Die Analyse des Zusammenhangs zwischen Farbe/Temperatur und Leuchtkraft eines Sterns führt uns direkt zum Hertzsprung-Rusell-Diagramm, dem wohl wichtigsten Diagramm der Astronomie.
Es ist kein Wunder, dass Astronomen immer von roten Riesen oder weißen Zwergen sprechen. Oder von blauen Nachzüglern oder braunen Zwergen. Die Farbe eines Sterns spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung eines Sternenlebens. Ein junger Stern ist heiß und blau, ein alter Stern dagegen kühl und rot. Am Ende seines Lebens ändert sich alles nochmal, der Stern kann zuerst wieder heißer werden, danach noch stärker abkühlen und immer ändert sich die Farbe.
Die Farbe eines Sterns zu bestimmen, ist nicht all zu schwer. Dafür gibt es die Spektroskopie. Auch bei ganzen Galaxien ist die Farbe kein unlösbares Problem. Die Farbe einer Galaxie ergibt sich aus der Farbe der einzelnen Sterne und dem interstellaren Material, das zum Leuchten angeregt wird. Junge Galaxien, in denen noch viele Sterne entstehen, sind eher bläulich. Alte Galaxien, in denen die Sternentstehung schon abgeschlossen ist, haben ein rötliches Licht. Und unsere Milchstraße? Schwer zu sagen. Denn wir sitzen mitten drin. Das ist für manche Beobachtungen recht gut. Für manche aber auch sehr unpraktisch. Es hat zum Beispiel überraschend lange gedauert, bis wir herausgefunden haben, welche Form die Milchstraße eigentlich hat. Erst seit wenigen Jahren wissen wir, dass es sich um eine Balkenspiralgalaxie handelt (und was Anzahl und Lage der Spiralarme angeht, sind wir uns immer noch nicht ganz im Klaren). Ähnlich ist es mit der Farbe. Wir sitzen mitten drin und sie lässt sich daher schwer bestimmen. Vom All aus ist es sehr einfach, die Erde als den „blauen“ Planeten zu erkenne. Wenn ich hier in Jena aus dem Fenster schaue, dann sieht die Erde hier momentan eher grau-bräunlich aus und hundert andere Menschen werden hundert andere Farben sehen. Uns fehlt einfach die Distanz, um die Farbe der Erde bzw. die Farbe der Milchstraße vernünftig zu bestimmen.
Jeffrey Newman und Timothy Licquia von der Uni Pittsburgh haben sich aber einen netten Trick ausgedacht. Wenn wir die Farbe nicht direkt beobachten können, dann schauen wir uns eben die Farbe von Objekten an, die unserer Milchstraße so ähnlich sind, dass auch die Farbe ähnlich sein muss. Newman vergleicht es mit der Bestimmung des Wetters. Wenn ich im Zimmer sitze und wissen will, wie die Temperatur draußen vor der Tür ist, dann kann ich in einer Onlinedatenbank nach Orten suchen, an denen die Temperatur vergleichbar ist. Zum Beispiel an der Wetterstation, die meinem Haus am nächsten liegt. Vielleicht sucht man sich sogar mehrere Stationen und berechnet einen Durchschnittswert. Genau das haben Newman und Licquia getan. Sie haben sich einen ganzen Haufen Galaxien aus dem Sloan Digital Sky Survey gesucht, einem der umfangreichsten astronomischen Kataloge. Dort haben sie speziell Galaxien ausgewählt, die der Milchstraße in der Anzahl der Sterne, im Alter oder der Sternentstehungsrate sehr ähnlich sind – alles Größen, die Einfluss auf die Farbe haben. Die Farbe dieser weit entfernten Galaxien ließ sich gut messen und daraus konnte dann berechnet werden, welche Farbe die Milchstraße haben muss.
Weiß!, lautet die Antwort. Gut, das mag vorerst niemanden überraschen. Immerhin waren die alten Griechen auch schon mal so weit und haben die Galaxie Milchstraße genannt und nicht Tomatensaftstraße. Jetzt wissen wir aber exakt, wie weiß die Milchstraße ist. Unsere Heimatgalaxie hat eine Farbtemperatur von 4840 Kelvin. Auf der RGB-Skala lautet die Farbe (249, 241, 255); in hexadezimaler Schreibweise wäre es #F9F1FF und auf der Seite der Forscher finden sich noch mehr gängige Definitionen. Newman selbst drückt es noch etwas poetischer aus: „Weiß, wie frisch gefallener Schnee an einem Frühlingsmorgen“!
Frühling haben wir leider noch nicht, Schnee liegt auch keiner. Darum müsst ihr euch mit diesem Bild zufrieden geben. So weiß ist unsere Milchstraße:
Solche Berechnungen sind übrigens nicht nur eine Spielerei der Astronomen. Wie ich schon erklärt habe, verrät die Farbe viel über die Vorgänge in einer Galaxie. Newmans Ergebnis zeigt, dass die Milchstraße so langsam auf dem absteigenden Ast ist. Es entstehen zwar noch ein paar Sterne (gerade mal eine Handvoll pro Jahr), aber im Wesentlichen ist die Sternentstehung abgeschlossen und die Milchstraße bereitet sich so langsam auf den Ruhestand vor. Irgendwann wird sich ihre Farbe dann auch zum roten hin wandeln. Noch aber ist sie weiß wie frischer Schnee!
Und da sieht man mal wieder, dass sich ein bisschen Engagement in der Öffentlichkeitsarbeit durchaus auszahlt. Ohne Newmans Zitat über den frisch gefallenen Schnee hätte sicher kaum ein Medium die Story von der Farbe der Milchstraße übernommen…
„Tomatensaftstraße“ – hehe 😀
Na ja, 4840K ist aber noch kein schönes Weiß (gleich kommen die Glühbirnenbehaltenwoller und hauen mich), da ist ja die Sonne besser. Ich mag das hier: „Further research will uncover evidence that it’s actually the color of a wedding dress viewed through a haze of whiskey and regret, which will then be retracted in favor of new data showing that a miscalculation was made and it’s the color of hope.“ (https://www.grist.org/list/2012-01-13-scientists-discover-color-of-galaxy-can-only-describe-it-in-poet).
Wie muss eigentlich eine Verteilungskurve thermischer Strahler aussehen (abgesehen von der trivialen Deltafunktion), damit die Summe wieder wie ein thermischer Strahler aussieht? Geht das überhaupt, oder wird das Spektrum immer zu breit (was ich vermute, wenn die Verteilung eine anständige[0] und positive Funktion ist)?
[0] Laut Analysisvorlesung: EIne anständige Funktion ist eine, die die gerade benötigten Eigenschaften hat (ich bin ja gar nicht so – C^\infty und kompakter Support reichen mir total).
Selbst das ganze sichtbare Universum wurde einmal ähnlich „betrachtet“. Vor 10 Jahren geisterte eine Meldung durch manche Medien: man habe so etwas wie die durchschnittliche Farbe des Universums errechnet.
Heraus kam ein eigenartiger Türskifarbton, der sich allerdings einige Zeit später als falsch erwies:
https://www.astronews.com/news/artikel/2002/01/0201-013.shtml
Revidiert erwies sich die Farbe als ein sehr helles Beige.
Es gab sogar eine Umfrage für die Benennung dieses Farbtons.
Karl Glazebrook und Ivan Baldry von der Johns-Hopkins-Universität (die dieses Projekt initiiert hatten) entschieden sich dabei für den doch netten Begriff
„Kosmisch-Latte“ …
https://www.handelsblatt.com/technologie/forschung-medizin/schneller-schlau/welche-farbe-hat-das-universum/3378412.html
https://sciencev1.orf.at/science/news/53866
Man braucht übrigens gar keine Spektroskopie, um die Farben von Sternen zu messen. Da reichen auch ein paar Standard-Farbfilter B (blau), V (visuell) und R (rot) (es reichen sogar nur zwei von denen) und eine Messung der Sternhelligkeit durch diese. Die Differenz der Helligkeit durch zwei Filter lässt sich auf die Farbe (Temperatur) abbilden.
Hab‘ in S&T mal einen Artikel gelesen, wie man so als Amateur das HRD von Sternhaufen, erstellen kann.
Und die Profis nutzen diese Methode z.B. zur Messung der Rotverschiebung von Galaxien die zu schwach für die Spektroskopie sind.
Hallo Florian,
habe diese Farbwerte mal bei Photoshop auf eine Weiße Fläche eingegeben.
Muss sagen, bei mir war ein sehr sehr leichter Rot-Ton am Ende vorhanden, kein „reines“ Weiß mehr.
Könnt es damit zusammenhängen?
Hallo!
Das habe ich mich schon immer gefragt ob alle diese bunten Farben im Universum auch in Wirklichkeit so aussehen. Würde man also in einem Raumschiff, wenn man aus dem Fenster schaut auch diese tollen Farben sehen?
Irgendwann habe ich in einer Sendung gesehen das diese Farben nur durch die Filterung der Bilder, oder so ähnlich zustande kommen, aber vielleicht habe ich das auch falsch verstanden.
Das Licht, das das Weltall durchquert, ist viel zu schwach für menschliche Augen. Unsere Farbsensoren sind dazu nicht empfindlich genug. Deshalb muß man lange Zeit Licht sammeln (mit einem fotografischen Film oder CCD-Sensor), bis man dort Farben sehen kann. Astronomische Bilder sind in den allermeisten Fällen eher künstlerisch, was die Farben angeht – oder gleich falschfarben, weil Farben in einem Bild auch Zusatzinfos geben können (ähnlich einer Höhenkarte, die verschiedene Höhen ü.M. in verschiedenen Farben abbildet).
Ja, leider isses als Mensch, der evolutionär an das Leben unter dem grellen Licht einer nahen Sonne angepaßt ist, nicht so leicht mit den Wundern des Universums. 🙁
*ähem*
unsere Farbsensoren = menschliche Augen.
Wieder verpeilt. Sorry.
@FF, @Ex-Esoteriker:
Einen RGB-Farbwert zusammen mit Computer und Monitor halte ich für ungeeignet, um den Farbeindruck eines Spektrums wiederzugeben, und die spektrale Verteilung kann damit erst recht nicht eindeutig dargestellt werden. Das wäre nur möglich, wenn der Spektralverteilung ein Wert in einem abstrakten RGB-Raum (davon gibt es sowieso unendlich viele) zugeordnet wird, UND wenn sich dies wieder eindeutig auf das Spektrum invertieren lässt.
In Verwendung mit einem Computer, einem darstellenden Programm und einem Ausgabegerät wie Monitor (+ Grafikkarte) oder Drucker ist das deswegen nicht eindeutig und mithin sehr subjektiv, weil es zum einen sehr viele unterschiedlich ausgelegte RGB-Farbräume gibt, weil damit sowieso nicht alle wahrnehmbaren Farben dargestellt werden können (es handelt sich nur um technisch mögliche Annäherungen), und weil der wahrgenommene Eindruck zuletzt auch von der Farbeinstellung und Wirkungsweise des Monitors (oder Druckers) abhängt. Das Ganze ist wesentlich komplizierter, als man denken sollte; siehe dazu die Wikipedia-Artikel zur ⇒ Farbwahrnehmung und zum ⇒ RGB-Farbraum.
Man kann vielleicht per Grafik und/oder HTML einen angenäherten Farbeindruck über einen bestimmten RGB-Wert vermitteln, je nach Geräteeinstellung sieht man dann vielleicht individuell ein Rot-, Grün- oder Blaustich, aber man kann von diesem Eindruck sicherlich nicht auf physikalische Prozesse oder das Alter einer Galaxie rückschließen. 🙂
@Ex-Esotheriker
Zum einen leuchten Sternentstehungsgebiete im Licht des ionisierten Wasserstoffs, HII und das ist tiefrot (so rot, dass man bei Canon-Spiegelreflexkameras den IR-Sperrfilter ausbauen muss, um die vernünftig ablichten zu können). Zum anderen sind weitaus die meisten Sterne rote Zwerge (die allerdings nicht sehr leuchtkräftig sind). Diese Effekte könnten zu einem leichten Rot-Überhang führen. Blaue Sterne sind hingegen sehr hell, aber auch sehr selten. Schon weil sie nicht alt werden.
Interessant… Allerdings: Das milkywaywhite des gleichnamigen Rechteck-Bildes oben ist #FEFCFF und nicht #F9F1FF – ist da bei dir, unterwegs oder hier etwas bei einer Farbraum- oder sonstigen Konvertierung schiefgegangen…?
#F9F1FF sieht bei mir jedenfalls mehr nach blasslila aus, aber die Probleme hat DerLustigeRobot ja schon angesprochen.
@cimddwc: „ist da bei dir, unterwegs oder hier etwas bei einer Farbraum- oder sonstigen Konvertierung schiefgegangen..“
Keine Ahnung. Ich hab da nur die RGB-Werte aus der Pressemitteilung bei Corel Draw eingegeben und dann als jpg exportiert.
@Florian Freistätter Da ist wohl schon ein Fehler in der Pressemitteilung (der mittlere Wert ist viel kleiner als die beiden äußeren, und das sollte auf der ganzen Planckkurve nicht vorkommen (die geht von rot über orange, gelb zu weiß (=6500K) und ein wenig ins Blau hinein und nicht durch lila hindurch)). https://www.vendian.org/mncharity/dir3/blackbody/ bietet „4800 K #ffe1c6“, das sieht gesünder aus.
@Florian: Tja, hm, also evtl. eine Nebenwirkung der Farbverwaltung (Extras-Menü bei meiner X3-Version). Komplizierte Sache, das Ganze…
Wenn ich die (gerundeten) CMYK-Werte eingebe (5%,5%,0,0), kommt was anderes raus, nämlich #F2F2FF, wenn ich HSB eingebe #FFFCFF – und beim Wechsel auf CMYK wird diese HSB-Eingabe in CMYK 0,1%,0,0 umgerechnet, was nicht den Werten in der Pressemitteilung entspricht, obwohl’s direkt daneben steht. Wenn ich das in der Wikipedia so überfliege, hab ich auch so meine Zweifel, ob man sRGB einfach direkt in Bytes für HTML-Farben umrechnen kann. Jedenfalls scheint mir Ralfs Einwand berechtigt…
@cimddwc, @FF, @Ralf M.: Den von cimddwc festgestellten Farbwert #FE.FC.FF in Florians „milkyway“-Grafik kann ich im Wesentlichen bestätigen. Diese „Farbwanderung“ kann zum Einen daran liegen, dass manche Programme (wie Corel) ungefragt den Farbwert entsprechend einem vorgegebene Profil verändern. Worauf es der Software wohl ankommt, sind die Farbverhältnisse relativ zueinander, mitbestimmt durch eine Heuristik zum Farbempfinden; siehe dazu auch im Wikipedia-Artikel RGB-Farbraum > Farbkorrektur.
Zum Anderen ist eine JPG-Datei relativ ungeeignet zur korrekten Farbwiedergabe in jedem Pixel, da das Format viele Farbpunkte besonders an Ecken und Kanten von Farbübergängen so „angleicht“, dass es besser komprimierbar ist (daher ist dies auch ein verlustbehaftetes Format). In obigem Bild gibt es geschätzt etwa 50 Weiß-, Grau- und Schwarztöne, wobei #FE.FC.FF der weitaus häufigste Weißton ist. — Besser geeignet sind Formate wie BMP mit 24/32 Bit, sowie eingeschränkt PNG und GIF für bis zu 256 Farben, sofern das erzeugende Programm die Farbpalette genau angepasst erstellt (und nicht wie MS-Paint das Bild an die vorhandene Palette anpasst).
Im von Florian verlinkten Uni-Pittsburg-Artikel „Pitt Astronomers Determine Color…“ ist tatsächlich der Wert #F9.F1.FF angegeben, was ich ebenso wie cimddwc für einen Fehler halte, da ich die Konvertierung in andere Farbskalen nicht nachvollziehen kann (aber @cimddwc: Prozentwerte nicht runden!) . Insbesondere auch, da sich die Autoren selbst auf einen dort verlinkten Artikel (siehe Technical Notes) von Glazebrook & Baldry beziehen, der u.A. die subjektive Empfindung und die Eigenschaften von Monitoren diskutiert, und dann als best guess auf einen Farbwert von #FF.F8.E7 kommt („Ill E Gamma“). Die dort gezeigte Grafik entspricht schon hervorragend dem im ersten Artikel verlinkten Bild „Milky Way analog galaxies“, das was man offensichtlich erreichen will.
Jener Farbwert entspricht in den Proportionen seiner drei Komponenten zueinander auch gut dem Wert in der von Ralf Muschall verlinkten Seite, nur ist dieser hier etwas farbintensiver, vermutlich an eine bestimmte Geräteart angepasst. Es gibt ⇒ dort eine Unterseite mit Farben, die für jede angegebene Farbtemperatur zwei Varianten in unterschiedlichen Farbräumen anzeigt, die sich manchmal schon deutlich unterscheiden, was den Unterschied der Farbräume illustriert. Besonders in den blauen Bereichen sehe ich deutliche Abweichungen (in derselben Temperatur!); der Farbton zu etwa 6600 K erscheint mir im Moment fast als Weiß.
@DerLustigeRobot: Danke für die Erklärungen.
Wenn CorelDraw mich nur ganze Zahlen eingeben lässt, bleibt mir kaum was anderes übrig…
@cimddwc: „Wenn CorelDraw mich nur ganze Zahlen eingeben lässt…“
Bist du sicher, das dat Ding nicht Werte zwischen 0…255 haben möchte? CorelDraw sollte eigentlich besser sein, aber 101 Werte auf 256 mögliche Bytewerte verteilen ist einfach nicht gut. – Ich gebe jedoch zu, dass es bei vielen Programmen hapert: IrfanView kann nur hexadezimal, InkScape auch nur ganzzahlig (und auch nur wenige Farbmodell, in meiner nicht ganz up-to-daten Version). – TheGimp soll ganz gut sein, aber auch komplex.
Für einfache Umrechnungen nehme man z.B. ⇒ jenen Color-Converter.
Allerdings stimmen die Umrechnungen damit auch nicht mit dem überein, was im Pitt-Astronomers-Artikel vorgerechnet wird. Müssen dort eben andere Farbskalen sein…
@myself: Natürlich habe auch ich gemerkt (… 🙁 ), dass der weiterverlinkte Artikel von Glazebrook & Baldry sich auf die Farbe des gesamten Universums bezieht, „cosmic latte“ eben, wogegen der Primärartikel und Florian nur unsere Milchstraße meinen. Trotzdem passt die Farbe schon gut (besser als Florians Grafik); die von Ralf M. vorgeschlagene Farbe und vielleicht besser noch #FFE3CA wirken etwas rötlicher als dieses kosmische Beige, und insofern haben Ex-Esoteriker und Alderamin recht mit dem rötlichen Eindruck.
„Frisch gefallener Schnee an einem Frühlingsmorgen“ ist zwar poetisch und nicht exakt, aber es stimmt schon: bei aufgehender Morgensonne wirkt Schnee rötlich, aber nicht zu rot wie bei der Abendsonne.
Ja. Gibt sogar einen linearen Regler, den man schön mit der Maus zwischen 0 und 100 hin und her ziehen kann…
Ist jedenfalls in Version 13, pardon, X3 so, die ich noch habe. Keine Ahnung, ob X4 oder X5 da mittlerweile flexibler sind.