Der Nordstern

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Polaris, der Nordstern, ist nicht nur als zuverlässiger Wegweiser für frühere Seefahrer bestens bekannt. Es ist ein veränderlicher Stern, zur Klasse der Cepheiden gehörig – ein Stern, dessen Masse und Alter genau richtig liegt, um in seiner Photosphäre periodische Schwingungen auszulösen, deren Pulsationsdauer in einem bestimmten Verhältnis zur spezifischen Leuchtkraft des Sterns steht. Diese besondere Eigenschaft der Cepheiden, von Henrietta Leavitt in Harvard 1908 entdeckt und geeicht, macht sie zu einem verlässlichen Leuchtfeuer für moderne kosmische Seeleute. Die Pulsationsperiode eines entfernten Cepheiden ist verhältnismäßig leicht sehr genau zu messen. Durch Vergleich seiner scheinbaren Helligkeit mit der geeichten, spezifischen Helligkeit ist eine genaue Entfernung festgelegt. Cepheiden in entfernten Galaxien, die sich von uns ent-fernen, liefern die Grundlage für die bekannte Entfernungs-Geschwindigkeits-Beziehung von Galaxien, welches das Urknallmodell eines sich ausdehnenden Universums untermauert.

Die entscheidende Perioden-Leuchtkraft-Beziehung der Cepheiden ist eine Funktion von Masse und Alter des Sterns, doch bisher ist keine direkte Messung der Masse eines Cepheiden durchgeführt worden. Bei jedem Stern setzt die unmittelbare Bestimmung seiner Masse einen Begleiter voraus, sodaß die dynamischen Bahnbewegungen der beiden umeinander herum genau ermittelt werden können; andere Massebestimmungen sind mehr indirekter Art. Glücklicherweise stellt sich heraus, daß Polaris solch einen Begleiter hat. Er hat sogar zwei bekannte Begleiter, wovon einer so weit entfernt ist (aber leicht mit einem kleinen Teleskop auszumachen), daß seine Bahnperiode keine nützliche Messung der Masse ergeben hat. Der zweite Begleiter ist ein kleiner und lichtschwacher Stern, der nur etwa fünfzehn AE von Polaris entfernt ist und diesen in 29 Jahren einmal umläuft (eine AE ist der mittlere Abstand Erde – Sonne).

Nancy Remage Evans, Gail H. Schaefer, Howard E. Bond, Giuseppe Bono, Margarita Karovska, Edmund Nelan, Dimitar Sasselov und Brian D. Mason haben jetzt eine Arbeit veröffentlicht, in der sie neue Daten vom Hubble-Weltraum-Teleskop mit anderen Befunden zusammenführten, um die Bahnparameter des engen Doppelsternsystems Polaris erstmals zu bestimmen. Sie haben für Polaris eine Masse von 4.5 (+2.2, -1.4) Sonnenmassen, für seinen Begleiter 1.26 (+0.14, -0.07) Sonnenmassen ermittelt. Die Ergebnisse sind mit früheren Abschätzungen vereinbar, doch diese neue Arbeit hat erstmals eine direkte Messung der Masse von Polaris und seinem Begleiter verwirklicht und stellt damit eine neues Vertrauensniveau im unserem physikalischen Verständnis für dieses kosmische Leuchtfeuer dar.

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