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Polaris der Polarstern


Relativ nahe des nördlichen Himmelspoles befindet sich ein heller Stern. Es ist der Hauptstern am Ende der Deichsel des Sternbildes kleiner Wagen. Diesen Stern bezeichnet man auch als Nordstern oder Polarstern.


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Das Sternbild kleiner Wagen mit dem Polarstern
Karte erstellt mit Stellarium
© Mario Lehwald


Da sich der Polarstern sehr nahe des nördlichen Himmelspoles befindet, zeigt die Verlängerung der Erdachse auf diesen Stern. Daher scheinen sich alle Sterne scheinbar um den Polarstern herumzudrehen, während an einem bestimmten Ort der Polarstern selbst stets die gleiche Position am Himmel behält, egal zu welcher Tages- oder Jahreszeit. Geht man vom Polarstern senkrecht nach unten, erhält man die Nordrichtung.

Die Höhe des Polarsterns über dem Nordhorizont entspricht stets der geografischen Breite des Beobachtungsortes. Kiel liegt z. B. auf 54,3 Grad nördlicher Breite und so befindet sich der Polarstern hier 54,3 Grad über dem Nordhorizont! Direkt am Nordpol würde sich der Polarstern genau über dem Beobachter im Zenit befinden, am Äquator dagegen genau auf dem Nordhorizont.


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Polaris, der Polarstern
Ausschnitt aus dem POSS (60 x 60′)
Quelle: Digitized Sky Survey


Der Polarstern ist eine große Hilfe, um die Polachse der parallaktischen Montierungen der Teleskope genau auf den Himmelsnordpol und damit parallel zur Erdachse auszurichten. Allerdings befindet sich der Polarstern nicht exakt, sondern knapp ein Grad neben dem Himmelsnordpol. Daher ist die Ausrichtung der Polachse auf den Polarstern nur eine grobe Einstellung. Bei fest aufgestellten Teleskopen wird die Polachse in der Regel in mühevoller und zeitaufwendiger Arbeit mit Hilfe von mehreren Sternen exakt auf den Himmelsnordpol ausgerichtet. Daher ist es nicht möglich, in solchen Teleskopen den Polarstern einzustellen, weil das Teleskop parallel zur Polachse montiert ist und daher nicht genau auf den Polarstern zeigen kann.

Bei transportablen Teleskopen läßt sich der Polarstern dagegen einstellen, indem man die Polachse geringfügig verstellt, so daß das Teleskop auf den Polarstern zeigen kann. Mit einem azimutal montierten Teleskop hat man dagegen überhaupt keine Probleme.

Schon Wilhelm Herschel entdeckte im Jahr 1879 einen 8,5 mag hellen Begleitstern in einem scheinbaren Abstand von 18,4 Bogensekunden vom Hauptstern. Da der Hauptstern eine Helligkeit von knapp 2 mag hat, beträgt der Helligkeitsunterschied fast 7 Größenklassen. Ein Teleskop mit 6 cm Öffnung sollte den Polarstern bei guter Optik trennen können. In mittleren Teleskopen ist der Anblick dieser beiden fernen, unterschiedlich hellen Sonnen faszinierend.


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Polaris mit seinem Begleiter in einen mittelgroßen Teleskop
© Mario Lehwald


Die Entfernung zum Polarstern wurde von dem bekannten Satelliten Hipparcos zu 430 Lichtjahre bestimmt. Mit Hilfe der scheinbaren Helligkeit von 2 mag und der Entfernung kann man die absolute Helligkeit berechnen, sie liegt bei -3,6 mag! Wäre der Polarstern nur 10 Parsec oder 32,6 Lichtjahre von uns entfernt, würde er fast so hell wie die Venus am Himmel leuchten!


Ein Dreifachsternsystem

Der Hauptstern Polaris wird mit Polaris A bezeichnet, der 8,5 mag helle Begleiter mit Polaris B. Der Hauptstern Polaris A ist ein spektroskopischer Doppelstern, also nochmals doppelt. So werden die beiden Komponenten mit Polaris Aa und Ab bezeichnet. Bei einem spektroskopischen Doppelstern stehen die Sterne so eng, daß man sie mit keinem Teleskop trennen kann. Stattdessen wird die Doppelsternnatur durch eine periodische Verschiebung der Spektrallinien im Lichtspektrum verraten. Im Jahr 2006 ist es dem Weltraumteleskop Hubble gelungen, die beiden Komponenten Polaris Aa und Ab tatsächlich getrennt abzubilden!


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Die drei Sonnen Polaris Aa, Ab und B aus der Nähe gesehen
© Mario Lehwald


Polaris Aa - ein Gelber Riese

Der Hauptstern Polaris Aa ist ein Gelber Riese der Spektralklasse F7. Seine Temperatur liegt bei 6.500 Kelvin. Mit Hilfe einer Interferometermessung und der bestimmten Entfernung hat man einen Durchmesser von Polaris Aa bestimmt, der 45mal so groß ist wie der unserer Sonne.


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Größenvergleich Polaris Aa mit der Sonne
© Mario Lehwald


Die Helligkeit von Polaris Aa ist schwach veränderlich, wobei die Helligkeit in einem Rythmus von etwa 4 Tagen zwischen 1,9 mag und 2,08 mag schwankt. Polaris Aa ist ein sogenannter Cepheide. Seit 1980 werden seine Helligkeitsschwankungen allerdings immer geringer und gingen auf 0,02 mag zurück. Man vermutete zuerst, daß Polaris Aa seine Helligkeitsschwankungen bald ganz einstellen würde, aber 1993 nahmen diese wieder zu. Auch die Periode von 4 Tagen ist veränderlich. Sie nimmt pro Jahr um etwa 3,2 Sekunden ab.

Die Auswertung historischer Daten weist darauf hin, daß Polaris Aa in den letzten 2.000 Jahren etwa 1 Größenklasse heller geworden ist.

Allerdings ist Polaris Aa nicht gerade der perfekte Cepheid. Seine Helligkeitsschwankungen sind recht gering und die Periode und seine absolute Helligkeit wollen nicht so richtig zusammenpassen. Daher hat man schon länger vermutet, daß Polaris Aa im sogenannten Oberton-Modus pulsiert. Bei diesem dehnen sich die äußeren Schichten des Stern noch aus, während sich die inneren schon wieder zusammenziehen.

Das Problem ist die genaue Entfernungsbestimmung von Polaris. Der Wert von Hipparcos ist wegen der Winzigkeit der Parallaxe nicht mehr sehr genau. Weiterhin hat D. Turner Hinweise gefunden, daß Polaris der Kern eines kleinen ehemaligen Sternhaufens sein könnte, der allerdings nur 306 Lichtjahre von uns entfernt ist. Wäre Polaris wirklich nur 306 Lichtjahre von uns entfernt, wäre sein wirklicher Durchmesser und seine absolute Helligkeit etwas geringer und beides würde besser zu der Theorie eines Cepheiden passen, der nicht im Oberton-Modus schwingt, sondern im ganz normalen Fundamentalmodus, wo alle Schichten des Sterns sich entweder ausdehnen oder zusammenziehen. Wie man sieht hat die genaue Bestimmung der Entfernung einen großen Einfluß auf die Deutung der physikalischen Eigenschaften eines Sterns!


Polaris Ab

Polaris Ab ist nur etwa 0,16 Bogensekunden von Polaris Aa entfernt, so daß er zunächst auf spektroskopischen Wege gefunden wurde. Im Jahr 2006 konnte er mit dem Weltraumteleskop Hubble das erste Mal optisch getrennt gesehen werden.

Polaris Ab hat die Spektralklasse F6 und ist ein Zwergstern. Er ist etwa 3 Milliarden Kilometer von Polaris Aa entfernt und umkreist ihn in knapp 30 Jahren. So haben sich seit seiner Entdeckung im 19. Jahrhundert schon mehrere Umläufe ereignet.


Polaris B

Polaris B ist vielen Teleskopbesitzern bestimmt vertraut. Er ist ein Stern der Spektralklasse F3 mit einer Oberflächentemperatur von etwa 6.900 Kelvin. Polaris B ist etwa 4mal größer als die Sonne. Seine Entfernung von Polaris Aa ist mit über 380 Milliarden Kilometern recht groß. Für einen Umlauf um seinen Hauptstern braucht er mehrere 1.000 Jahre.


Daten des Polarsterns


Katalogbezeichnungen
Beyer: α Ursae Minoris
Flamsteed: 1 UMi
Bonner-Durchmusterung: BD +88° 8 / BD +88° 7
Bright-Star Katalog: HR 424
Henry-Draper Katalog: HD 8890
SAO-Katalog: SAO 308 / SAO 305
Hipparcos: HIP 11767
Tycho-Katalog: TYC 4628-237-1
Andere Bezeichnungen: ADS 1477


Polaris allgemein
Rek. 2000: 02 31 49
Dek. 2000: +89 15 51
Scheinbare Helligkeit: 1,97 mag
Absolute Helligkeit: -3,6 Mag
Farbindex U-B: 0,38
Farbindex B-V: 0,60
Parallaxe: 0,0076"
Radialgeschwindigkeit: -17 km/sec
Eigenbewegung Rek.: -0,0442" pro Jahr
Eigenbewegung Dek.: -0,0117" pro Jahr
Entfernung: 430 Lichtjahre


  Polaris Aa Polaris Ab Polaris B
Absolute Helligkeit: -3,6 Mag ? 3,0 Mag
Spektralklasse: F7 Ib-IIv F6 V F3 V
Leuchtkraft: 2.200 x Sonne ? 3,9 x Sonne
Masse: 4,5 x Sonne 1,3 x Sonne 1,4 x Sonne
Radius: 45 x Sonne ? 1,4 x Sonne
Temperatur Oberfläche: 6.500 ° Kelvin 6.300 ° Kelvin 6.900 ° Kelvin
Rotation: ? ? ?
© Copyright: 1998-2017 Mario Lehwald
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