How big is Polarstern?

Der Polarstern ist der heutige Nordstern, und sein Hauptstern ist das nächste und hellste bekannte Beispiel für die pulsierenden Sterne, die Cepheiden genannt werden. Dieser Stern ist laut 2024 veröffentlichten Messungen etwa 64 Millionen Kilometer breit, etwa 46-mal so breit wie die Sonne. Der Wert bezeichnet die Breite seiner sichtbaren Oberfläche, die sich beim Pulsieren des Sterns sehr leicht ausdehnt und wieder zusammenzieht.

Größe

Der Polarstern besteht eigentlich aus drei Sternen, und der Explorer zeigt den hellsten von ihnen, Polaris Aa. Zwischen 2016 und 2021 maßen Astronomen mit dem CHARA-Array auf dem Mount Wilson in Kalifornien, wie breit er am Himmel erscheint; dieses Instrument kombiniert das Licht mehrerer Teleskope, um sehr feine Details zu erfassen. Er ist etwa 3,1 Tausendstel einer Bogensekunde groß, wobei eine Bogensekunde 1/3.600 Grad entspricht. Das entspricht der Breite eines menschlichen Haars, gesehen aus etwa 6,6 Kilometern Entfernung.

Um aus diesem Winkel eine tatsächliche Größe zu berechnen, braucht man die Entfernung, die lange umstritten war. Der Polarstern selbst ist für manche Instrumente, die Entfernungen messen, zu hell, und veröffentlichte Schätzungen reichten von etwa 320 bis 520 Lichtjahren. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, etwa 9,46 Billionen Kilometer. Die Studie von 2024 nutzte die vom Gaia-Raumfahrzeug gemessene Entfernung zu Polaris B, einem schwächeren Stern im selben System: etwa 447 Lichtjahre.

Bei dieser Entfernung beträgt der Radius von Polaris Aa das 46,3-Fache des Sonnenradius. Eine Messung aus dem Jahr 2006 mit einem anderen Instrument ergibt bei derselben Entfernung das 46-Fache. Bei der kürzesten der veröffentlichten Entfernungen würde dieselbe scheinbare Breite den Stern nur etwa 33-mal so breit wie die Sonne erscheinen lassen.

Polaris Aa ist ein veränderlicher Stern. Er pulsiert etwa alle vier Tage, und seine Breite soll sich mit jedem Zyklus voraussichtlich nur um etwa 0,4 % ändern, also um etwa 260.000 Kilometer.

Größenvergleiche

Polaris Aa ist etwa 46-mal so breit wie die Sonne und etwa 5.000-mal so breit wie die Erde.
Etwa 99.000 Sonnen würden dem Volumen nach in ihn hineinpassen.
Würde er den Platz der Sonne einnehmen, würde seine Oberfläche mehr als bis zur Hälfte der Umlaufbahn des Merkurs reichen.
Er ist etwa 1,8-mal so breit wie Arcturus, ein weiterer Riesenstern im Explorer. Aldebaran, der nächstkleinere Stern im Explorer, ist fast gleich breit, etwa 63 Millionen Kilometer im Durchmesser.
Wäre die Sonne auf die Größe eines Basketballs geschrumpft, wäre Polaris Aa eine Kugel mit etwa 11 Metern Durchmesser.

Der Nordstern

Der Polarstern ist der Nordstern, weil die Rotationsachse der Erde fast genau auf ihn zeigt. Die Achse wackelt langsam, wie ein Kreisel, in einem etwa 25.800 Jahre dauernden Zyklus, der Präzession genannt wird, sodass sich der Nordstern im Lauf der Zeit ändert. Vor einigen tausend Jahren waren zwei andere Sterne, Kochab und Pherkad, die Nordsterne.

Ein Stern mit Begleitung

Polaris Aa hat einen engen Begleiter, Polaris Ab, der ihn in einer gestreckten, ovalen Umlaufbahn etwa alle 30 Jahre umkreist. In ihrem geringsten Abstand sind die beiden etwa 6,2 astronomische Einheiten voneinander entfernt, wobei eine astronomische Einheit der durchschnittlichen Entfernung von der Erde zur Sonne entspricht. Durch die Verfolgung dieser Umlaufbahn stellte die Studie von 2024 fest, dass Polaris Aa die 5,13-fache Masse der Sonne hat. Der dritte Stern, Polaris B, ist am Himmel 18 Bogensekunden entfernt.

Polaris Aa ist auch in anderer Hinsicht ungewöhnlich. Seine Pulsationen wurden über weite Teile des 20. Jahrhunderts schwächer und begannen um das Jahr 2000 wieder stärker zu werden. Aufnahmen seiner Oberfläche, die aus den CHARA-Messungen erstellt wurden, zeigen, was wie Flecken aussieht, darunter ein großer heller Fleck, wobei einige der Strukturen auch Artefakte der Bildverarbeitung sein könnten.