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Sternengeschichten Folge 729: Acamar – ein heller Stern ist nicht mehr da
Wie heißen die hellsten Sterne am Himmel? Wer diesen Podcast schon lange hört und ein gutes Gedächtnis hat, kennt die Antwort. Die Top 5 habe ich alle schon ausführlich in diversen Folgen behandelt: Sirius, Canopus, Alpha Centauri, Arktur und Wega. Und auch die übrigen wirklich hellen Sterne sind immer wieder in verschiedenen Folgen aufgetaucht, zum Beispiel Beteigeuze, Altair, Acrux, Aldebaran oder Antares. Aber hätte man die Menschen vor 2000 Jahren nach so einer Liste der hellen Sterne gefragt, dann wäre dort mit Sicherheit ein Stern aufgetaucht, den wir dort heute nicht mehr finden: Acamar.
Acamar oder auch Theta Eridani ist ein Stern im Sternbild Eridanus, auf deutsch „Der Fluss“. Dieses Sternbild ist nicht wahnsinnig auffällig, man sieht es unterhalb des Orion und die meisten Sterne dort, inklusive Acamar, leuchten eher nur mittelmäßig hell. Die einzige Ausnahme ist Achernar, oder Alpha Eridani, der auf der Liste der hellsten Sterne am Nachthimmel tatsächlich den 10. Platz einnimmt. Ich will heute aber nicht von Achernar erzählen, sondern von Acamar. Der Name stammt aus dem arabischen und bedeutet so viel wie „Ende des Flusses“. Die Menschen haben diesen Stern schon lange beobachtet; der Fluss ist ja auch eines der klassischen Sternbilder, die schon in der Antike existiert haben. Und aus dieser Zeit stammen auch die ersten wissenschaftlichen Daten zu Acamar. Der griechische Astronom Hipparchos von Nicäa gehört zu den bedeutendsten Forschern seiner Zeit und vor allem bekannt für seinen umfangreichen Sternkatalog, in dem er die Position und Helligkeit von hunderten Sternen gemessen und beschrieben hat. Dieser Katalog ist leider verloren, aber in einer anderen, erhaltenen Arbeit von Hipparchos aus dem Jahr 129 vor Christus beschreibt er Acamar als „den hellsten […] aller Sterne im Fluss“. Er beschreibt Acamar aber auch als den „südlichsten“ aller Sterne im Fluss und wenn wir auf eine Karte des Himmels schauen, dann sehen wir, dass das nicht stimmt. Der südlichste Stern im Fluss ist der vorhin erwähnte Achernar, der – wie ebenfalls vorhin erwähnt – tatsächlich der hellste Stern dieses Sternbilds und einer der hellsten Sterne des Himmels ist.
Also hat Hipparchos einfach Quatsch gemessen? So einfach können wir uns es aber nicht machen. Erstens hat Hipparch auch Koordinaten für die Sterne angegeben, die er beschrieben hat. Und Hipparchos war wirklich gut im Messen von Koordinaten; immerhin so gut, dass er schon damals das Phänomen der Präzession entdeckt hat, als das langsame Taumeln der Erdachse, das eine scheinbare Verschiebung der Sternpositionen relativ zum Himmelsnordpol verursacht. Aber das ist eine andere Geschichte, aber es ist klar, dass Hipparchos wusste, was er getan hat, als er die Sternpositionen gemessen hat. Und die Position die er für Acamar angegeben hat, weicht deutlich von der ab, die Achernar hat. Das spielt aber alles sowieso keine Rolle, denn Hipparchos hat seine Beobachtungen von der Insel Rhodos aus gemacht und von dort war Achernar damals gar nicht sichtbar.
Wir halten also fest: Hipparchos hat damals beobachtet, dass Acamar ein sehr heller Stern ist, obwohl er das heute definitiv nicht mehr ist. Gehen wir jetzt ein paar hundert Jahre in die Zukunft. In der ersten Hälfte des 2. Jahrhundert hat der Astronom Claudius Ptolemäus sein berühmtes Werk, den „Almagest“ veröffentlicht. Auch hier finden wir einen Sternkatalog, der die Positionen und Helligkeiten von mehr als 1000 Sternen beinhaltet. Ptolemäus hat die Helligkeiten nach einem System klassifiziert, das dem heutigen sehr nahe kommt. Er hat sie in Klassen eingeteilt; die, die am schwächsten leuchten gehörten zur Klasse 6, die hellsten Sterne am Himmel waren Klasse 1 und der Rest irgendwo dazwischen. Es gibt in seinem Katalog 13 Sterne, die zur Klasse 1 gehören und Acamar war mit dabei.
Ok, vielleicht hat Ptolemäus das einfach nur von Hipparchos abgeschrieben? Wir wissen, dass er sich bei seiner Arbeit stark am alten Sternkatalog seines Vorgängers orientiert hat. Aber es gibt Aufzeichnungen, in denen Ptolemäus explizit beschreibt, wie er Acamar beobachtet hat und dass es sich dabei um einen Stern erster Klasse handelt. Noch ein paar hundert Jahre später finden wir Daten zu Acamar im Sternkatalog von
Abd ar-Rahman as-Sufi. Der persische Astronom hat im neunten Jahrhundert ebenfalls Sterndaten zusammengetragen, unter anderem aus Ptolemäus Almagest und auch hier gehört er zu den hellste Sternen. Und auch hier ist klar, das As-Sufi nicht einfach nur alte Daten abgeschrieben hat, denn er hat bei den Positionen und vor allem bei den Helligkeiten der Sterne jede Menge Korrekturen angebracht, bei Acamar war das aber offensichtlich nicht nötig.
Nochmal 500 Jahre später finden wir Acamar als hellen Stern im Sternkatalog des Astronomen Ulugh Beg, über den ich in Folge 473 mehr erzählt habe. Erst in den Sternkarte der frühen Neuzeit scheint Acamar seine Strahlkraft verloren zu haben. Johann Bayer hat Acamar in seiner berühmten Uranometrie aus dem Jahr 1603 deutlich lichtschwächer als Alpha Eridani dargestellt und der niederländische Astronom Frederick de Houtman hat ihn in seinem Sternkatalog, der ebenfalls 1603 erschienen ist, als Stern der 3. Klasse geführt, was mehr oder weniger dem heutigen Stand entspricht.
Was ist mit diesem Stern passiert? In der Antike und weit ins Mittelalter hinein haben die führenden Astronomen Acamar als einen der hellsten Sterne am Nachthimmel bezeichnet. Und heute ist er einfach nur noch ein mittelmäßig leuchtender Stern unter vielen. Haben die sich damals alle geirrt? Oder hat der Stern seine Helligkeit verändert?
Beides ist möglich, aber wenn man sich die historische Daten genau anschaut, ist es extrem unwahrscheinlich, dass sich über einen so langen Zeitraum so viele Menschen so extrem irren, was diesen Stern angeht – vor allem, weil die Daten alle völlig plausibel sind und nirgendwo ein Hinweis auf einen Fehler zu finden ist. Also hat sich die Helligkeit von Acamar verändert? Das ist natürlich möglich; ich habe in den vergangegen Folgen ja immer wieder über veränderliche Sterne gesprochen. Aber das sind andere Arten der Veränderlichkeit. Entweder ändert ein Stern seine Helligkeit periodisch, im Laufen von Tagen, Wochen oder Jahren. Oder aber er leuchtet kurzfristig auf und verblasst dann schnell wieder, zum Beispiel bei einer Supernova oder Nova. Aber dass ein Stern mindestens 1000 Jahre zu den hellsten Sternen am Himmel gehört und dann nicht einfach explodiert und ganz verschwindet, sondern einfach nur dunkler wird, ansonsten aber normal weiterleuchtet: Das ist schon etwas seltsam.
Wenn wir dieses Rätsel lösen wollen, müssen wir uns Acamar ein wenig genauer anschauen. Und wenn wir das wirklich genau tun, dann stellen wir fest, dass es sich dabei nicht um einen Stern handelt, sondern um zwei. Beide Komponenten dieses Doppelsternsystems haben ein wenig mehr als die doppelte Masse der Sonne und ein bisschen mehr als die fünfzigfache Leuchtkraft. Sie sind einander sehr nahe und umkreisen sich circa alle 4 Tage. Ihr Abstand beträgt nur knapp 12 Millionen Kilometer, also circa die 30fache Distanz zwischen Erde und Mond. Der eine Stern ist noch ein „normaler“ Stern, der andere aber schon auf dem Weg, ein roter Riese zu werden. Das heißt, dass er den Wasserstoff in seinem Kern schon aufgebraucht hat und jetzt die diversen anderen Fusionsreaktionen einsetzen, die dazu führen, dass sich ein Stern aufbläht. In engen Doppelsternsystemen kann es dabei zu einem besonderen Phänomen kommen: Irgendwann hat sich der Stern so weit aufgebläht, dass er seine Roche-Grenze überschreitet. Ich habe darüber in Folge 310 mehr erzählt, aber kurz gesagt: Das ist die Grenze, bis zu der ein Stern seine Masse mit seiner eigenen Gravitationskraft noch festhalten kann. Dahinter wird die Anziehungskraft des anderen Sterns zu groß. Oder anders gesagt: Der sich aufblähende Stern verliert einen Teil seines Materials, dass dann zum Partnerstern hinüber wandert. Unter bestimmten Umständen kann das eine sogenannte „Common Envelope“-Phase verursache. Das ganze Gas aus den äußeren Schichten des sich aufblähenden Sterns umhüllt dann beide Sterne des Doppelsternsystems.
Sie bewegen sich weiter umeinander, so wie zuvor, nur tun sie das jetzt quasi im Inneren einer großen Gaswolke. Das Gas behindert die Bewegung der Sterne, durch die Reibung verlieren sie Bewegungsenergie und rücken noch näher aneinander. Die verlorene Bewegungsenergie verschwindet aber nicht einfach, sondern heizt die Gashülle auf, die dann hell zu leuchten beginnt. Von außen betrachtet haben wir also eine große, heiße Gaswolke, die sehr hell leuchtet. Die Common-Envelope-Phase dauert aber nicht ewig, die Energie, die in die Gashülle gesteckt wird, führt dazu, dass sie sich irgendwann verflüchtigt, und dann leuchten wieder nur die Sterne.
Eine wissenschaftliche Arbeit aus dem Jahr 2026 hat sich genau angesehen, ob das bei Acamar so abgelaufen sein könnte. Dazu hat man sich einerseits die beiden Sterne noch einmal genau angesehen und andererseits diverse Computersimulationen laufen lassen. Das Ergebnis: Ja, es würde passen. Der Entwicklungszustand der Sterne passt zu dieser Hypothese und auch die Bahndaten der Sterne sehen so aus, wie sie aussehen würden, wenn die eine Common-Envelope-Phase hinter sich haben. Ob das wirklich der Grund ist, warum Acamar in der Vergangenheit so viel heller war als heute, bleibt vorerst trotzdem offen. Es wäre schon bemerkenswert, wenn gerade bei einem der wenigen, mit freiem Auge sichtbaren Sterne dieses Phänomen stattfindet, insbesondere wenn man bedenkt, dass nur ein Bruchteil davon enge Doppelsternsysteme sind. Aber andererseits hat das Universum uns ja schon oft genug gezeigt, wie bemerkenswert es ist.