Polaris: The North Star

Polaris, ook bekend als de Noordster, Alpha Ursae Minoris of Ster van Arcady, is de helderste ster in het sterrenbeeld Ursa Minor.

Polaris is opmerkelijk omdat het momenteel de helderste ster is die het dichtst bij de noordelijke hemelpool staat. De pool markeert het ware noorden, waardoor de Poolster belangrijk is voor de navigatie, omdat de hoogte van de ster boven de horizon nauw overeenkomt met de breedtegraad van de waarnemer.

De Poolster heeft de reputatie helder te zijn, maar hij staat niet in de top 10 of zelfs de top 40 van helderste sterren aan de nachtelijke hemel. Hij is slechts de 48e helderste ster, en dankt zijn reputatie aan het feit dat hij de dichtstbijzijnde relatief heldere ster (tweede magnitude) bij de noordelijke hemelpool is.
Polaris is ook de ster die het einde van de steel van de Kleine Beer markeert. Hij is ongeveer 434 lichtjaar of 133 parsecs van de aarde verwijderd.

Polaris heeft veel verschillende namen, waaronder de Noordelijke Ster, Poolster, Lodestar, Geleidende Ster, en Cynosūra, afgeleid van het Griekse κυνόσουρα voor “de staart van de hond”. In de Griekse oudheid stond Ursa Minor voor een hond, niet voor een beer.

De meeste namen die voor Alpha Ursae Minoris (Alpha UMi) worden gebruikt, geven de rol van de ster als poolster weer. De naam Polaris zelf is een ellips voor Stella Polaris, het Latijnse woord voor “poolster”. In het Latijn staat de ster ook bekend als Stella Maris, of “de zeester”. In de middeleeuwse islamitische astronomie stond Polaris bekend als Mismar, wat “naald” of “spijker” betekent, al-kaukab al-shamaliyy of “de noordelijke ster,” en al-kutb al-shamaliyy of “de noordelijke as (of spil).”

Alpha Ursae Minoris staat iets van de pool af, waardoor een cirkel eromheen een doorsnede heeft van ongeveer 1,5 graden. Als gevolg van de 26.000 jaar durende precessie van de aardas, beweegt de hemelpool zich momenteel dichter naar Polaris toe. Als hij rond het jaar 2105 de afstand van 14 boogminuten heeft bereikt, zal de pool zich weer van de ster beginnen te verwijderen. Uiteindelijk zal een andere ster het overnemen als navigatiemaatstaf voor het ware noorden.

LOCATIE

Hoe vindt men de Poolster

Omdat de Kleine Beer niet helder genoeg is om te zien vanuit gebieden met te veel lichtvervuiling, is de gemakkelijkste manier om de Poolster te lokaliseren door gebruik te maken van de sterren van de grotere en helderdere Grote Beer in het nabijgelegen sterrenbeeld Ursa Major.

De sterren Dubhe en Merak in Ursa Major, ook wel de Punters genoemd, zijn de gemakkelijkste manier om Polaris te vinden. Dit zijn de twee heldere sterren die het buitenste deel van de kom van de Grote Beer afbakenen. Een denkbeeldige lijn door deze sterren leidt rechtstreeks naar de Poolster. Polaris staat op ongeveer vijf keer de afstand tussen de Wijstersterren. Het is de eerste heldere ster in die richting.

De Grote Beer maakt elke 23 uur en 56 minuten een cirkel rond Polaris, waarbij de Pointersterren altijd naar de Poolster wijzen.

De enige nabije heldere sterren die goed te zien zijn, zijn Kochab en Pherkad, die ook deel uitmaken van de Kleine Beer. De twee sterren staan bekend als de “Bewakers van de Pool”, omdat ze als schildwachten rond de Poolster lijken te marcheren.

Polaris markeert het einde van het handvat van de Kleine Beer, oftewel het uiteinde van de staart van de Kleine Beer. De sterren van de Kleine Beer zijn relatief zwak en kunnen alleen zonder verrekijker worden waargenomen onder goede omstandigheden, met een heldere hemel, geen lichtvervuiling, en weinig of geen maanlicht.

Poolster

Polaris ligt bijna in een rechte lijn met de draaias van de aarde, dat wil zeggen bijna precies “boven” de Noordpool. De ster is bijna onbeweeglijk, terwijl alle andere sterren aan de noordelijke hemel er schijnbaar omheen draaien. De Poolster komt ’s nachts nooit op en gaat ook nooit onder, maar blijft het hele jaar door op bijna dezelfde plaats boven de noordelijke horizon, terwijl andere sterren eromheen lijken te cirkelen. Voor waarnemers op de Noordpool staat de ster recht boven je hoofd. Voor waarnemers in New York staat hij 41 graden boven de noordelijke horizon, wat overeenkomt met de breedtegraad van de stad. Voor waarnemers op de evenaar staat Polaris precies aan de horizon. De ster komt hoger aan de hemel te staan naarmate je noordelijker gaat en zakt onder de horizon voor waarnemers op het zuidelijk halfrond.

Polaris werd in ieder geval vanaf de Late Oudheid door navigators gebruikt als poolster. Hij staat momenteel op 0,7° van de pool en draait eromheen in een kleine cirkel van ongeveer anderhalve graad in diameter.

Polaris was niet altijd de Poolster. Rond het jaar 2500 v.Chr. stond de hemelpool in de buurt van Thuban, in het sterrenbeeld Draco. Rond het jaar 400 v. Chr. lag de pool dichter bij Kochab, Beta Ursae Minoris, dan bij Alpha UMi. Rond het jaar 14.000 zal de veel helderdere Vega in het sterrenbeeld Lyra de dichtstbijzijnde ster bij de pool zijn.

Polaris zal de pool het dichtst naderen op 24 maart 2100, wanneer hij er slechts 27,15 boogminuten vandaan zal komen. Na de 21e eeuw zal de hemelpool zich van Polaris verwijderen en tegen de 41e eeuw zal hij in de buurt komen van Gamma Cephei in het sterrenbeeld Cepheus.

In tegenstelling tot de noordelijke hemelpool heeft de pool op het zuidelijk halfrond geen heldere ster die dichtbij genoeg is om poolster te worden genoemd, en dat zal de komende 2000 jaar ook niet het geval zijn. De dichtstbijzijnde ster bij de zuidpool is Sigma Octantis, gelegen in het sterrenbeeld Octans. Met een magnitude van 5,45 is hij zonder verrekijker nauwelijks te zien, wat hem niet erg nuttig maakt voor de navigatie.

STAR SYSTEM

Polaris is niet één ster, maar een meervoudig stersysteem. De hoofdcomponent, Alpha Ursae Minoris Aa, is een geëvolueerde gele superreus die behoort tot de spectraalklasse F7. Hij is 2.500 keer zo helder als de zon, 4,5 keer zo massief, en heeft een straal die 46 keer zo groot is als die van de zon. De ster is geclassificeerd als een cepheïde variabele en vertoont pulsaties over een periode van ongeveer vier dagen.

Polaris A is een klassieke Populatie I cepheïde variabele. Het is de helderste cepheïde variabele aan de hemel. Cepheïden zijn sterren die astronomen gebruiken om afstanden tot sterrenstelsels en clusters te meten. De helderheid van de Poolster varieert met 0,03 magnitudes over een periode van 3,97 dagen. Over deze variabiliteit werd al sinds 1852 getheoretiseerd, maar het werd pas in 1911 bevestigd, toen de Deense astronoom Ejnar Hertzsprung de variatie bevestigde.

De amplitude en de periode van de variaties van Polaris A zijn sinds de ontdekking niet hetzelfde gebleven. Vóór 1963 was de amplitude meer dan 0,1 magnitude en nam langzaam af. Na 1966 nam hij vrij snel af tot 0,05 magnitude, en sindsdien is hij onregelmatig geweest maar bleef in de buurt van dat bereik. De periode van de variaties nam min of meer gestaag toe tot 1963, toen zij constant bleef gedurende 3 jaar, en daarna weer begon toe te nemen. Momenteel vertonen de metingen een gestage toename van 3,2 seconden per jaar.

Alpha Ursae Minoris Aa heeft twee begeleiders. De begeleider die het dichtst bij de superreus staat, Alpha Ursae Minoris Ab genaamd, is een dwerg die behoort tot de spectraalklasse F7. Hij staat op een gemiddelde afstand van 17 astronomische eenheden en heeft een omlooptijd van ongeveer 29,6 jaar. De ster heeft een zeer excentrische baan die hem tussen 27 en 6,7 astronomische eenheden van de primaire component brengt.

De ster verder weg van de superreus, aangeduid als Alpha Ursae Minoris B, ligt op 18 boogseconden afstand. Het is een dwergster met de stellaire classificatie F3 1.4. Hij staat op een afstand van ten minste 2400 astronomische eenheden van Polaris A en heeft een omlooptijd van ten minste 42.000 jaar. Polaris B werd in 1780 ontdekt door William Herschel. Hij is met een bescheiden telescoop te zien.

Polaris heeft ook twee verder weg gelegen begeleiders, Alpha UMi C en Alpha UMi D.

Polaris is de helderste in een kleine halve cirkel van sterren die bekend staat als de “Verlovingsring”. De sterren liggen in een veld dat zes graden breed is.

De noordelijke hemelpool ligt ongeveer halverwege tussen Polaris en Lambda UMi.

Het binaire karakter van Polaris A werd in 1929 bevestigd na een onderzoek van het spectrum van de ster. Alle drie de componenten in het sterrensysteem werden in januari 2006 onthuld in Hubble-beelden.

Polaris kan vandaag 2,5 keer helderder zijn dan toen de Griekse astronoom Ptolemaeus de ster waarnam, volgens een recent onderzoek onder leiding van Scott Engle van de Villanova University in Pennsylvania.

Het onderzoek, gebaseerd op historische gegevens en gepresenteerd in een postersessie op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington, D.C., in januari 2014, heeft onthuld dat de ster van derde naar tweede magnitude is veranderd sinds de tijd van Ptolemaeus. Engle en zijn team gebruikten historische metingen van de ster door Ptolemaeus in het jaar 137, de Perzische astronoom Al Sufi in 964, de Deense astronoom Tycho Brahe in de 16e eeuw, en anderen.

Polaris: Alpha Ursae Minoris
Constellatie: Ursa Minor
Afstand: 325 – 425 lichtjaar (99 – 129,5 parsecs)
Coordinaten:
Alpha Ursae Minoris A – 02h 31m 49.09s (rechte klimming), +89°15’50.8″ (declinatie)
Alpha Ursae Minoris B – 02h 30m 41.63s (rechte klimming), +89°15’38.1″ (declinatie)
Opzichtbare magnitude: 1,98v (Alpha Ursae Minoris Aa), 9,2 (Alpha Ursae Minoris Ab), 8,7 (Alpha Ursae Minoris B)
Absolute magnitude: -3,6 (Alpha UMi Aa), 3,6 (Alpha UMi Ab), 3,1 (Alpha UMi B)
Spectraalklasse: F7Ib (Alpha UMi Aa), F6V (Alpha UMi Ab), F3V (Alpha UMi B)
Variabel type: Klassieke cepheïde (Alpha UMi Aa)
Massa: 4,5 zonsmassa’s (Alpha UMi Aa), 1,26 (Alpha UMi Ab), 1,39 (Alpha UMi B)
Radius: 46±3 zonsstralen (Alpha UMi Aa), 1,04 (Alpha UMi Ab), 1,38 (Alpha UMi B)
Lichtkracht: 2.500 zonshelderheden (Alpha UMi Aa), 3 (Alpha UMi Ab), 3,9 (Alpha UMi B)
Temperatuur: 6.015 K (Alpha Umi Aa), 6.900 (Alpha UMi B)
Benamingen: Polaris, Alpha Ursae Minoris, Noordster, 1 Ursae Minoris, Cynosura, Alruccabah, Ster van Arcady. Navigatoria, Yilduz, Mismar, HR 424, BD +88°8, HD 8890, SAO 308, FK5 907, GC 2243, ADS 1477, CCDM 02319+8915, HIP 11767