Polarstern

Polaris, auch bekannt als Nordstern, Alpha Ursae Minoris oder Stern von Arcady, ist der hellste Stern im Sternbild Ursa Minor.

Polaris zeichnet sich dadurch aus, dass sie derzeit der nächste helle Stern zum Nordhimmelspol ist. Der Pol markiert den wahren Norden, was den Nordstern für die Navigation wichtig macht, da die Höhe des Sterns über dem Horizont eng mit der Breite des Beobachters übereinstimmt.

Der Nordstern hat den Ruf, hell zu sein, aber er gehört nicht zu den Top 10 oder gar den Top 40 der hellsten Sterne am Nachthimmel. Es ist nur der 48. hellste Stern und verdankt seinen Ruf der Tatsache, dass es der nächste relativ helle Stern (zweite Größe) zum Nordhimmelspol ist.

Polaris ist auch der Stern, der das Ende des Griffs des Little Dippers markiert. Sie ist etwa 434 Lichtjahre oder 133 Parsecs von der Erde entfernt.

Polaris trägt viele verschiedene Namen, darunter den Nordstern, den Polstern, den Lodestar, den Leitstern und Cynosūra, abgeleitet aus dem Griechischen κυνόσουρα für “den Schwanz des Hundes”. In der griechischen Antike wurde der Ursa Minor als Symbol für einen Hund und nicht für einen Bären verwendet.

Polaris, Nordpol, kleiner Wasseramsel, ursa minor
Die Nahaufnahme des Polaris Dreiersternsystems. Kredit: NASA, ESA, N. Evans (Harvard-Smithsonian CfA) und H. Bond (STScI).

Die meisten der für Alpha Ursae Minoris (Alpha UMi) verwendeten Namen spiegeln die Rolle des Sterns als Polstern wider. Der Name Polaris selbst ist eine Auslassung für Stella Polaris, das Lateinische für “Polstern”. Im Lateinischen ist der Stern auch bekannt als Stella Maris, oder “der Meeresstern”. In der mittelalterlichen islamischen Astronomie war Polaris als Mismar bekannt, was “Nadel” oder “Nagel”, al-kaukab al-shamaliyy oder “der Nordstern” und al-kutb al-shamaliyy oder “die Nordachse (oder Spindel)” bedeutet.

Alpha Ursae Minoris ist etwas von der Stange entfernt und macht einen Kreis um sie herum, der etwa 1,5 Grad breit ist. Durch die 26.000 Jahre lange Präzession der Erdachse rückt der Himmelspol derzeit näher an Polaris heran. Sobald er die Trennung von 14 Bogenminuten um das Jahr 2105 erreicht hat, beginnt sich der Pol wieder vom Stern zu entfernen. Irgendwann wird ein anderer Stern die Rolle des Navigationsmaßstabs für den wahren Norden übernehmen.

Lage des Polarsterns

So finden Sie den Polarstern

Da der Kleine Wagen nicht hell genug ist, um von Gebieten aus gesehen zu werden, in denen es zu viel Lichtverschmutzung gibt, ist die einfachste Art, den Nordstern zu lokalisieren, die Verwendung der Sterne des größeren und helleren Großen Wagen im nahegelegenen Sternbild Ursa Major.

Big Dipper, Little Dipper, Northern Star, ursa Major.
Polaris, der Nordstern, wird gefunden, indem man sich eine Linie von Merak (β) nach Dubhe (α) vorstellt und sie dann um das Fünffache der Entfernung nach Dubhe (α) verlängert. Legende: α UMa (Dubhe), β UMa (Merak), γ UMa (Phecda), δ UMa (Megrez), ε UMa (Alioth), ζ UMa (Mizar), η UMa (Alkaid) und α Ursae Minoris (Polaris), Bild: Alex Zelenko

Die Sterne Dubhe und Merak in Ursa Major, auch bekannt als die Pointer, sind der einfachste Weg, Polaris zu finden. Dies sind die beiden hellen Sterne, die den äußeren Teil der Schale des Großen Wagens umrahmen. Eine imaginäre Linie durch diese Sterne führt direkt zum Nordstern. Polaris befindet sich etwa fünfmal so weit wie der Abstand zwischen den Pointer-Sternen. Es ist der erste helle Stern in dieser Richtung.

Der Große Wagen schließt alle 23 Stunden und 56 Minuten einen Kreis um Polaris, wobei die Pointersterne immer auf den Nordstern zeigen.

Die einzigen nahegelegenen hellen Sterne, die leicht zu sehen sind, sind Kochab und Pherkad, die auch Teil des Little Dipper sind. Die beiden Sterne sind als “Wächter des Pols” bekannt, weil sie wie Wachen um den Nordstern zu marschieren scheinen.

Polaris markiert das Ende des Griffs des Little Dipper oder die Spitze des Schwanzes des Smaller Bear. Die Sterne des Little Dippers sind relativ schwach und können nur ohne Fernglas bei guten Bedingungen, mit klarem Himmel, ohne Lichtverschmutzung und wenig oder gar keinem Mondlicht gesehen werden.

Polaris liegt fast in einer direkten Linie mit der Drehachse der Erde, also fast genau “über” dem Nordpol. Der Stern ist fast bewegungslos, und all die anderen Sterne am Nordhimmel scheinen sich um ihn herum zu drehen. Der Nordstern steht nie auf oder setzt nachts ein, sondern bleibt das ganze Jahr über in fast gleicher Position über dem nördlichen Horizont, während andere Sterne ihn zu umkreisen scheinen. Für Beobachter am Nordpol liegt der Stern direkt darüber. Für Beobachter in New York steht er 41 Grad über dem nördlichen Horizont, was dem Breitengrad der Stadt entspricht. Für Beobachter am Äquator liegt Polaris direkt am Horizont. Der Stern clmbs höher am Himmel, je weiter nördlich Sie gehen, fällt unter den Horizont für Beobachter in der südlichen Hemisphäre.

Polaris wurde von Navigatoren zumindest aus der Spätantike als Polarstern verwendet. Er ist derzeit 0,7° vom Pol entfernt und dreht sich in einem kleinen Kreis von etwa eineinhalb Grad Durchmesser um ihn herum.

Polaris war nicht immer der Nordstern. Um das Jahr 2500 v. Chr. befand sich der Himmelspol bei Thuban im Sternbild Draco. Um das Jahr 400 v. Chr. war die Stange näher an Kochab, Beta Ursae Minoris, als an Alpha UMi. Um das Jahr 14.000 herum wird der viel hellere Vega im Sternbild Lyra der dem Pol am nächsten gelegene Stern sein.

Polaris wird sich dem Pol am 24. März 2100 am nächsten kommen, wenn er nur 27,15 Bogenminuten von ihm entfernt ist. Nach dem 21. Jahrhundert wird sich der Himmelspol von Polaris entfernen und bis zum 41. Jahrhundert in der Cepheus-Konstellation in die Nähe von Gamma Cephei kommen.

Im Gegensatz zum Nordhimmelspol hat der Pol in der südlichen Hemisphäre keinen hellen Stern, der nah genug ist, um als Polstern bezeichnet zu werden, und er wird auch in den nächsten 2000 Jahren keinen haben. Der nächste Stern am Südpol ist Sigma Octantis, der sich im Sternbild Octans befindet. Mit einer visuellen Größe von 5,45 ist es ohne Fernglas kaum zu sehen, was es für die Navigation nicht sehr nützlich macht.

Das Sternensystem des Polarsterns

Polaris ist kein Einzelstern, sondern ein Mehrsternsystem. Die Hauptkomponente, Alpha Ursae Minoris Aa, ist ein entwickelter gelber Überriesenstern der Spektralklasse F7. Sie ist 2.500 mal leuchtender als die Sonne, 4,5 mal massiver und hat einen Radius, der 46 mal größer ist als der der Sonne. Der Stern wird als Cepheid-Variable klassifiziert und zeigt Pulsationen über einen Zeitraum von etwa vier Tagen.

Polaris A ist eine klassische Variable der Population I Cepheid. Es ist die hellste Cepheid-Variable am Himmel. Cepheid-Variablen sind Sterne, mit denen Astronomen Entfernungen zu Galaxien und Haufen messen. Die Helligkeit des Nordsterns variiert um 0,03 Größenordnungen über einen Zeitraum von 3,97 Tagen. Seine Variabilität war seit 1852 theoretisiert, wurde aber erst 1911 bestätigt, als der dänische Astronom Ejnar Hertzsprung die Variation bestätigte.

Die Amplitude und Periode der Variationen von Polaris A sind seit der Entdeckung nicht mehr dieselbe geblieben. Vor 1963 war die Amplitude mehr als 0,1 Größenordnungen und nahm langsam ab. Es verringerte sich ziemlich schnell nach 1966, bis es eine Größenordnung von 0,05 erreichte, und war unregelmäßig, blieb aber seitdem in dieser Größenordnung nahe dran. Der Zeitraum der Variationen nahm mehr oder weniger stetig zu, bis 1963, als er von 3 Jahren an konstant blieb, und dann wieder zu steigen begann. Derzeit zeigen die Messungen einen stetigen Anstieg von 3,2 Sekunden pro Jahr.

Alpha Ursae Minoris Aa hat zwei Gefährten. Der dem Überriesen näher kommende, Alpha Ursae Minoris Ab genannte Zwerg ist ein Zwerg der Spektralklasse F7. Sie liegt im Durchschnitt in einer Entfernung von 17 astronomischen Einheiten und hat eine Umlaufzeit von etwa 29,6 Jahren. Der Stern hat eine hochexzentrische Umlaufbahn, die ihn zwischen 27 und 6,7 astronomischen Einheiten von der Primärkomponente nimmt.

Der Stern, der weiter vom Überriesen, Alpha Ursae Minoris B genannt, entfernt ist, liegt 18 Bogensekunden entfernt. Es ist ein Zwergstern mit der Sternenklassifikation F3 1.4. Es ist mindestens 2.400 astronomische Einheiten von Polaris A entfernt und hat eine Umlaufzeit von mindestens 42.000 Jahren. Polaris B wurde 1780 von William Herschel entdeckt. Es kann in einem bescheidenen Teleskop gesehen werden.

Polaris hat auch zwei weitere entfernte Begleiter, Alpha UMi C und Alpha UMi D.

Polaris ist der hellste in einem kleinen Halbkreis von Sternen, bekannt als der “Verlobungsring”. Die Sterne liegen in einem sechs Grad breiten Feld.

Der Nordhimmelspol liegt etwa auf halbem Weg zwischen Polaris und Lambda UMi.

Der binäre Charakter von Polaris A wurde 1929 nach einer Untersuchung des Sternenspektrums bestätigt. Alle drei Komponenten des Sternensystems wurden im Januar 2006 in Hubble-Bildern gezeigt.

Polaris kann heute 2,5 mal heller sein als damals, als der griechische Astronom Ptolemäus den Stern beobachtete, so eine aktuelle Studie unter der Leitung von Scott Engle von der Villanova University in Pennsylvania.

Die Forschung, die auf historischen Aufzeichnungen basiert und in einer Postersession beim Treffen der American Astronomical Society in Washington, D.C., im Januar 2014 vorgestellt wurde, hat ergeben, dass sich der Stern seit Ptolemäus’ Zeiten von der dritten in die zweite Größenordnung verändert hat. Engle und sein Team verwendeten historische Messungen des Sterns durch Ptolemäus im Jahr 137, des persischen Astronomen Al Sufi im Jahr 964, des dänischen Astronomen Tycho Brahe im 16. Jahrhundert und andere.

Polaris: Alpha Ursae Minoris

Konstellation: Kleiner Bär
Entfernung: 325 – 425 Lichtjahre (99 – 129,5 Parsecs)
Koordinaten:
Alpha Ursae Minoris A – 02h 31m 49.09s (Rektaszension), +89°15’50.8″ (Deklination)
Alpha Ursae Minoris B – 02h 30m 41.63s (Rektaszension), +89°15’38.1″ (Deklination)
Scheinbare Größe: 1,98v (Alpha Ursae Minoris Aa), 9,2 (Alpha Ursae Minoris Ab), 8,7 (Alpha Ursae Minoris B)
Absolute Größe: -3,6 (Alpha UMi Aa), 3,6 (Alpha UMi Ab), 3,1 (Alpha UMi B)
Spektralklasse: F7Ib (Alpha UMi Aa), F6V (Alpha UMi Ab), F3V (Alpha UMi B)
Variablentyp: Klassisches Cepheid (Alpha UMi Aa)
Masse: 4,5 Sonnenmassen (Alpha UMi Aa), 1,26 (Alpha UMi Ab), 1,39 (Alpha UMi B)
Radius: 46±3 Sonnenradien (Alpha UMi Aa), 1.04 (Alpha UMi Ab), 1.38 (Alpha UMi B)
Leuchtkraft: 2.500 Solarleuchten (Alpha UMi Aa), 3 (Alpha UMi Ab), 3.9 (Alpha UMi B)
Temperatur: 6.015 K (Alpha Umi Aa), 6.900 (Alpha UMi B)
Bezeichnungen: Polaris, Alpha Ursae Minoris, Nordstern, 1 Ursae Minoris, Cynosura, Alrukba, Stern von Arcady. Navigatoria, Yilduz, Mismar, HR 424, BD +88°8, HD 8890, SAO 308, FK5 907, GC 2243, ADS 1477, CCDM 02319+8915, HIP 11767

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