Astrophysik: Der Polarstern hat Flecken

Mittels des Teleskopverbunds CHARA auf dem Mount Wilson gelang es, dunkle Flecken auf dem Polarstern sichtbar zu machen. Zudem konnte sein naher Begleiter beobachtet werden.

von Tilmann Althaus

Blühende Kirschen unter dem Sternenhimmel — © Michael Luy (Ausschnitt)
Um ihn dreht sich scheinbar alles: Der Polarstern im Sternbild Kleiner Bär zeigt den nördlichen Himmelspol an.

Seit 120 Jahren gibt es auf dem Mount Wilson, hart am östlichen Stadtrand der kalifornischen Metropole Los Angeles gelegen, eine Sternwarte. Die ist vor allem für das 2,5-Meter-Hooker-Teleskop berühmt, das für drei Jahrzehnte das größte Teleskop der Welt war. Aber auf dem Mount Wilson gibt es noch eine Vielzahl anderer Instrumente, darunter den Teleskopverbund CHARA. Die Abkürzung steht für das Center for High Angular Resolution Astronomy und bezeichnet einen Zusammenschluss aus sechs 1-Meter-Teleskopen, die zusammengeschaltet die räumliche Auflösung eines 330-Meter-Teleskops erreichen. Mit diesem System, einem Interferometer, gelang es nun einem Team um Nancy Remage Evans vom Harvard-Smithsonian Astrophysical Observatory, die Oberfläche des Polarsterns auf Millibogensekunden genau räumlich aufzulösen und Details der Oberfläche dieses Riesensterns zu enthüllen. Eine Millibogensekunde ist der 1000. Teil einer Bogensekunde, welche wiederum der 3600. Teil eines Grads ist.

Auf den CHARA-Bildern zeigen sich dunkle Flecken auf dem Polarstern oder Polaris, die mit dessen stellarer Aktivität und seinem Magnetfeld zusammenhängen. In Relation zum Polarstern erscheint der Vollmond am Himmel 600 000-mal größer; dies ist also eine enorme Leistung für CHARA. Polaris ist ein Riesenstern mit der 5,13-fachen Masse unserer Sonne und weist den 46-fachen Durchmesser unseres Zentralgestirns auf. Versetzt in unserer Sonnensystem, würde sich Polaris nahe an die Umlaufbahn des innersten Planeten Merkur erstrecken. Mit einer visuellen Helligkeit von 2 mag ist er leicht am Himmel zu sehen und markiert recht genau den nördlichen Himmelspol.

Flecken auf dem Polarstern | Mit dem Teleskopverbund CHARA auf dem kalifornischen Mount Wilson gelang es, den Polarstern räumlich aufzulösen. Auf seiner Scheibe zeigen sich dunkle Flecken, die mit der magnetischen Aktivität in Zusammenhang stehen und den Sonnenflecken auf unserem Zentralgestirn ähneln. Der Polarstern hat den 46-fachen Durchmesser unserer Sonne, erscheint am Himmel aber 600 000-mal kleiner als der Vollmond.

Der Polarstern ist Teil eines Dreifachsternsystems und trägt die Bezeichnung Polaris Aa, sein Begleiter Polaris B wurde schon von Wilhelm Herschel im Jahr 1779 entdeckt. Polaris Aa wird von einem leuchtschwachen Stern mit der Bezeichnung Polaris Ab begleitet, der rund 30 Jahre für einen Umlauf benötigt. Das wurde jetzt mit den Beobachtungen von CHARA bestätigt, wodurch seine Bahn um den Hauptstern genauer ermittelt wurde.

Der Polarstern ist ein regelmäßig veränderlicher Stern des Typs Cepheid, dessen Leuchtkraft mit einer Periode von vier Tagen schwankt. Cepheiden sind nach ihrem Prototyp Delta Cephii im Sternbild Kepheus benannt und eignen sich zur Eichung von kosmischen Entfernungen, weil ihre absolute Leuchtkraft von der Periode abhängt: Aus dem Vergleich zwischen absoluter und gemessener Leuchtkraft am Himmel kann die Distanz zwischen Erde und Stern abgeleitet werden.