Der Polarstern verhält sich seltsam

Der Polarstern und seine Helligkeit

Etwas Seltsames passiert mit unserem Polarstern und mit seinen Helligkeitsschwankungen. Forscher haben ein sehr komisches Verhalten bei diesem Stern beobachtet und sogar schon einen Schuldigen gefunden, der dieses Verhalten auslöst.

Jeder von euch hat schon mal vom Polarstern gehört und bestimmt wisst ihr auch, was ihn so besonders macht, oder? Der Polarstern befindet sich bei uns am Nordhimmel im Sternbild kleiner Bär und wird auch oft als Nordstern oder Polaris bezeichnet. Er hat für die Astronomie und für die Navigation eine ganz besondere Bedeutung, vor allem hier bei uns im hohen Norden auf der Nordhalbkugel der Erde. 

Stellt euch mal vor, ihr würdet am Nordpol stehen, und von dort fährt ein intergalaktischer Aufzug gerade rauf in den Himmel. Dann würdet ihr irgendwann nach Jahren am Himmelsnordpol herauskommen und zufälligerweise steht der Polarstern ganz knapp neben unserem Himmelsnordpol. Um genau zu sein steht er nur 0,7 Grad neben dem Pol, das entspricht ungefähr dem Abstand, den ihr mit dem Daumen am ausgestreckten Arm am Himmel abdecken könnt. 

Polarstern finden

Dass der Polarstern nicht exakt auf dem Himmelsnordpol steht, ist kein Problem für die Navigation. Vor allem zu den Zeiten der großen Seefahrer wie Kolumbus oder Magellan diente der Polarstern vor allem als Orientierungspunkt am Himmel, weil er eben am Himmelsnordpol klebt und dadurch immer nach Norden zeigt, egal, wo ihr euch auf der Nordhalbkugel befindet. Also, solltet ihr euch mitten im Wald in der Eifel mal verlaufen und wisst nicht, wie ihr wieder zurück in die Kneipe im nächsten Dorf findet, um euer wohlverdientes Landbier zu schlürfen, dann haltet mal Ausschau nach dem Polarstern. 

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Der ist leicht zu finden: Wenn ihr die vorderen beiden Kastensterne des Großen Wagens verbindet und die Entfernung zwischen den beiden Sternen vier bis fünf Mal nach oben verlängert, dann habt ihr den Polarstern. 

Der Polarstern ist ein Fixstern

Eine weitere Besonderheit ist, dass der Polarstern sich nicht zu bewegen scheint. Normalerweise ziehen die Sterne über unseren Himmel hinüber. Ok, sie fliegen nicht über uns hinweg, weil es ja die Erde ist, die sich dreht und dadurch sieht es eben so aus, als würde sich der Himmel über uns hinwegbewegen. Während also alle Sterne im Osten aufgehen, wie die Sonne und scheinbar über den Himmel wandern, bleibt der Polarstern fast immer als Fixstern an der gleichen Stelle. 

Er bewegt sich minimal in einem winzigen Kreis um den Himmelsnordpol herum, aber diese Bewegung ist so gering, dass wir das mit bloßem Auge gar nicht wahrnehmen können. Wenn ihr ein Foto vom Polarstern macht und ein paar Stunden lang belichtet und den Polarstern perfekt im Foto zentriert habt, dann seht ihr sehr gut, dass sich alle Sterne um den Polarstern herum drehen. Der Polarstern ist also das Zentrum unseres Nordhimmels.

Polaris ist ein Mehrfachsternsystem

Außerdem ist er kein einzelner Stern, sondern ein sogenanntes Dreifachsternsystem. Er besteht aus drei Sternen, die aneinander gebunden sind und gemeinsam als ein System durch den Weltraum reisen. Wir haben einmal den Hauptstern Polaris Aa, der ein gelber Überriese ist und 2000 mal heller als unsere Sonne leuchtet. Außerdem ist er ein klassischer Cepheide, was bedeutet, dass er regelmäßigen Helligkeitsschwankungen unterliegt, die für die Astronomie von großer Bedeutung sind und die auch der Knackpunkt sind, der die Astronomen derzeit in Aufregung versetzt. 

Aufbau des Polaris-System
Aufbau des Polaris-System

Aber bevor wir dazu kommen, kurz noch zu den anderen beiden Kumpels von Polaris. Es gibt nämlich noch Polaris Ab als Begleitstern von Polaris Aa, der den Hauptstern in rund 20 Astronomischen Einheiten (AE) umkreist, also in etwa der Entfernung, in der der Uranus die Sonne umkreist. Und es gibt noch Polaris B, der Polaris Aa und Polaris Ab in einer größeren Entfernung umkreist. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass es noch weitere, weniger massereiche Sterne im Polaris-System geben könnte, aber sicher erwiesen ist das noch nicht.

Die drei  wichtigsten Fakten sind also, dass der Polarstern immer nach Norden zeigt, sich kaum bewegt und aus mehreren Sternen besteht. Und nicht, wie wirklich viele Leute denken, dass er der hellste Stern am Nachthimmel wäre.

Cepheiden sind pulsierende Sterne

Ein weiterer spannender Fakt ist, und jetzt kommen wir zu des Pudels Stern, äh Kern, dass Polaris Aa der uns am nächsten gelegene hellste Cepheide ist. 1911 hat der dänische Astronom Ejnar Hertzsprung die variable Natur von Polaris bestätigt. Beobachtungen haben ergeben, dass Polaris eine konstante Pulsationsperiode von vier Tagen hat, die Jahr für Jahr mehr wird. Bei Cepheiden handelt es sich also nicht um eine mystische Krankheit oder so, sondern um eine besondere Klasse von Sternen, die sich durch periodische Helligkeitsschwankungen auszeichnet, die Helligkeit nimmt also zu und wieder ab, ein bisschen so, wie wenn ihr im Wohnzimmer immer am Dimmer dreht und die Glühbirne heller und wieder dunkler wird. Im Grunde habt ihr alle Cepheiden im Wohnzimmer. 

Helligkeitsperiode von Polaris (PopePompus _ Wikimedia Commons)
Helligkeitsperiode von Polaris (PopePompus _ Wikimedia Commons)

Und solche Cepheiden werden auch als pulsierende Sterne bezeichnet, weil es eben diese großen Helligkeitsschwankungen gibt und der Stern in Durchmesser und Temperatur variieren kann. Schon praktisch, so ein Cepheiden-Dasein, wäre es nicht cool, wenn wir auch solche Veränderlichen wären und einfach mal unseren Durchmesser ändern könnten? Dann bliebe mehr Raum für Arancini.

Änderungen beim Polarstern

Bisher war es bei Polaris immer so, dass die Pulsationsperioden zunahmen, während die Pulsationsamplituden abnahmen, also, dass die Zeiträume, in denen der Polarstern pulsiert, oder sich eben in seiner Helligkeit verändert, länger wurden, während die Unterschiede in seiner höchsten und niedrigsten Helligkeit aber kleiner wurden. Und genau das hat sich jetzt vor Kurzem geändert, die Zeitspanne zwischen den Helligkeitsveränderungen ist kürzer geworden und die Unterschiede in der Helligkeit haben aufgehört, größer zu werden. 

Die große Preisfrage lautet jetzt: Warum hat sich das Verhalten von Polaris geändert? Und nein, die Antwort ist hier nicht 42, sondern ist ein wenig komplizierter. Der Autor einer neuen Studie, Guillermo Torres vom Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics Torres sagt: “Mehr als 150 Jahre lang und bis etwa 2010 hat sich die Periode um jedes Jahr um etwa vier Sekunden verlängert. Moderne Beobachtungen haben gezeigt, dass dieser Trend sich umgekehrt hat und die Pulsationsperiode kürzer wird.” Das kommt für die Astronomen total unerwartet, was einfach zeigt, dass wir Polaris doch noch nicht so gut kennen, wie wir angenommen haben. 

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Pulsationseigenschaften von Polaris untersuchen

Mithilfe von Radialgeschwindigkeitsmessungen bis zurück ins Jahr 1888 konnte das Forscherteam die Entwicklung der Pulsationseigenschaften von Polaris zurückverfolgen und Guillermo Torres sagt dazu: “Anfang der 90er Jahre war die Amplitude so klein geworden, dass man dachte, die Pulsationen würden bald aufhören. Polaris entschied sich jedoch anders, und bis Ende der 90er Jahre begann die Amplitude wieder zu steigen, was bis etwa 2015 anhielt. Die neuesten Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Amplitude nicht mehr zunimmt und wieder abnehmen könnte.” 

Laut der Studie kann es sein, dass diese Veränderungen im Verhalten von Polaris mit der Tatsache zusammenhängen, dass Polaris ein Mehrfachsternsystem ist und sich die Sterne einander annähern und der sekundäre Stern den Hauptstern auf irgendeine Art und Weise beeinflusst und der alle 30 Jahre in seine Nähe kommt und ihn so ein bisschen nervt. Und genau das könnte die Antwort auf die Frage sein, warum der Polarstern sich grad so seltsam verhält, einfach, weil der Begleitstern ihm so ein bisschen auf den Keks geht und er, wenn er dem Hauptstern am nächsten kommt, einen bisher nicht erkannten Einfluss auf die Pulsationsperiode hat. 

Fest steht auf jeden Fall, dass sich Polaris derzeit seltsam verhält und es müssen noch mehr Messungen durchgeführt werden, um bestätigen zu können, dass der Begleiter hier der Schuldige ist. Das ist vor allem wichtig, um grundsätzlich mehr Informationen über das Verhalten von pulsierenden Sternen zu erhalten und die Schwankungen besser zu verstehen. Wir müssen uns leider noch ein wenig gedulden, bis wir mehr Informationen über das seltsame Verhalten von Polaris erfahren.

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