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Der Polarstern hüllt sich in Geheimnisse – und Forscher versuchen sie zu lüften

Der Polarstern hilft uns bei der Orientierung am Nachthimmel. (Symbolbild)
Der Polarstern hilft uns bei der Orientierung am Nachthimmel. (Symbolbild)
Foto: iStock/m-gucci
Je mehr Forscher über den Polarstern herausfinden, desto rätselhafter wird dieser für sie. Sein Verhalten ist einfach ein großes Mysterium.

Seit Jahrhunderten beobachten die Menschen den Polarstern. Seinen Namen hat er erhalten, weil er sich fast direkt über dem Nordpol befindet. Seit jeher dient er als Orientierungspunkt am Himmel für alle, die ohne Kompass reisen. Doch so hilfreich der Nordstern auch für uns ist, er verwirrt Wissenschaftler. Denn je mehr sie über ihn erfahren, desto weniger verstehen sie ihn.

Der Polarstern gibt Entfernungen im All und auf der Erde an

Stella Polaris ist der nächste Cepheid der Erde. Als Cepheid wird ein Stern bezeichnet, der regelmäßig in Durchmesser und Helligkeit pulsiert. Zudem ist der Polarstern ein Teil eines binären Systems. Seine etwas dunklere Schwester, Polaris B, wird von der Erde umkreist. Bislang war es für Forscher schwer zu bestimmen, wie groß der Polarstern ist und wie weit er von uns entfernt ist.

Für Astrophysiker gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, Masse, Alter und Entfernung eines Sternes zu berechnen. Eine davon ist das stellare Evolutionsmodell. Dabei wird die Helligkeit, die Farbe und die Pulsationsrate des Sterns untersucht. Dadurch können Größe und auch Alter bestimmt werden. Hat man dies herausgefunden, kann auch die Entfernung bestimmt werden.

Gerade bei Cepheiden ist es möglich, die Entfernung möglichst genau zu bestimmen. Sie sind mittlerweile ein Mittel für die Messung von Entfernungen im Universum geworden. Die Forscher betrachten den Nordstern als astrometrische Binärdatei.

Das Gewicht des Nordsterns bleibt ein Rätsel

Bei einer weiteren Messmethode hilft die Beobachtung von Polaris B. Dadurch haben die Forscher ein detailliertes Bild des Sterns erhalten und können die Umlaufbahn genau bestimmen. Auf diese Weise lässt sich Newtons Gravitationsgesetz anwenden und die Masse der beiden Sterne berechnen. Kombiniert man dieses Ergebnis mit den "Parallaxen"-Messungen des Weltraumteleskops Hubble, eine weitere Berechnung der Entfernung, erhält mein ein ziemlich genaues Ergebnis zum Abstand von Stella Polaris zur Erde. Daraus ergibt sich folgendes Gewicht: Der Nordstern hat etwa die 3,45-fache Sonnenmasse. Das weicht aber von anderen Berechnungen ab, die auf etwa das siebenfache der Sonnenmasse kommen.

Der Polarstern schweigt über sein Alter

Bei der Berechnung des Alters von Polaris B stellte sich heraus, dass der Stern älter ist als sein größerer Bruder. Das ist für ein binäres System recht ungewöhnlich, denn normalerweise sind die Geschwistersterne immer ungefähr gleich alt. Daraufhin erstellten die Forscher Hilding R. Neilson und Haley Blinn von der University of Toronto eine Vielzahl an Polaris-Modellen, in die sie alle gesammelten Daten zum Nordstern packten. Doch es traten weiterhin Ungereimtheiten auf.

Sie kamen zur Schlussfolgerung, dass

  • entweder eine der Messungen falsch sein muss
  • oder der Polarstern und Polaris B vor einigen Millionen Jahren ein und derselbe Stern waren.

Das Problem ist, dass der Nordstern sich nur schwer untersuchen lässt, da er sich über dem Nordpol befindet und damit außerhalb des Sichtfeldes der meisten Teleskope liegt. Weltraumteleskope, die mehr über Stella Polaris in Erfahrung bringen könnten, haben Probleme ihn zu untersuchen, da er viel zu hell ist und sie im wahrsten Sinne blendet. Trotzdem halten die Wissenschaftler die Daten für vertrauenswürdig.

Daher bleibt nur die zweite Erklärung übrig: Die binäre Kollision. So etwas kann Sterne verjüngen. Daraus hätte Polaris B entstehen können und der Polarstern durfte aus dem Jungbrunnen trinken. Das wäre zumindest die logische Erklärung für den Unterschied zwischen den Sternen. Trotzdem ist dieses Szenario eher unwahrscheinlich, aber nicht unmöglich.

Nicht nur der Polarstern verhält sich seltsam. Auch dieser Stern hat eine eigenartige Form. Alte Sterne könnten übrigens das Alter des Universums bestimmen.

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