Die Astronomen der Antike konnten einen Stern sehen, der 12-mal heller war als für uns

Die Autoren einer neuen Studie gehen davon aus, dass sich die Beobachter der Antike nicht geirrt haben. Die erhöhte Helligkeit könnte durch die Wechselwirkung zweier eng beieinanderliegender Sterne aufrechterhalten worden sein, die über einen Zeitraum von etwa tausend Jahren Materie austauschten und Energie freisetzten.

Bislang handelt es sich um eine Hypothese, die als Preprint veröffentlicht wurde und noch nicht wissenschaftlich begutachtet wurde. Die Forscher haben gezeigt, dass das vorgeschlagene Szenario physikalisch möglich ist, konnten jedoch nicht nachweisen, dass sich die Ereignisse genau so zugetragen haben.

Details

Theta Eridani, auch bekannt als Akamar, befindet sich etwa 165 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Eridanus. Derzeit beträgt ihre scheinbare Helligkeit etwa 2,9.

Die Helligkeitsskala ist eine ungewöhnliche Skala: Je kleiner die Zahl, desto heller ist das Objekt. Zudem ist sie logarithmisch. Ein Unterschied von fast drei Helligkeitsgraden bedeutet keine dreifache, sondern eine mehr als zehnfache Veränderung der Helligkeit.

Das heutige Theta Eridani ist ein gut sichtbarer, für das bloße Auge jedoch in keiner Weise herausragender Stern. In den alten Sternkatalogen sah er ganz anders aus.

Um das Jahr 129 v. Chr. bezeichnete Hipparchos ihn als den hellsten und südlichsten Stern im himmlischen „Fluss“ Eridanus. Im Jahr 137 n. Chr. stufte Claudius Ptolemäus ihn als Stern erster Größe ein und nahm ihn in die Liste der 13 hellsten Sterne seines Katalogs auf.

Fast 800 Jahre später, im Jahr 964, stufte auch der persische Astronom Abd ar-Rahman as-Sufi Theta Eridani als Stern erster Größe ein. Doch bereits im Jahr 1603 stufte der niederländische Seefahrer und Astronom Frederik de Houtman ihn als Stern der dritten Magnitude ein – praktisch genauso wie heutige Beobachter.

Daraus folgt, dass Theta Eridani zumindest von der Zeit des Hipparchos bis zur Zeit von as-Sufi eine erhöhte Helligkeit beibehielt. Danach, zwischen dem 10. und dem Ende des 16. Jahrhunderts, wurde er etwa um das 10- bis 12-fache dunkler.

Könnten sich die antiken Beobachter geirrt haben?

Im Laufe des letzten Jahrhunderts haben Astronomen mehrere einfache Erklärungen für diese Diskrepanz vorgeschlagen. Die antiken Autoren könnten Theta Eridani mit einem anderen Stern verwechselt, beim Abschreiben des Katalogs einen Fehler gemacht oder den Einfluss der Erdatmosphäre falsch berücksichtigt haben.

Die Autoren der neuen Studie haben diese Hypothesen eingehend geprüft, jedoch keine überzeugende Lösung gefunden.

Es wäre schwierig gewesen, Theta Eridani mit dem weitaus helleren Stern Achernar zu verwechseln. Zu Zeiten von Hipparchos und Ptolemäus befand sich Achernar zu weit im Süden und war von den Breitengraden aus, an denen sie arbeiteten, nicht sichtbar. Die Koordinaten und Positionsbeschreibungen von Theta ermöglichen es zudem, den Stern mit hinreichender Sicherheit zu identifizieren.

Auch die These eines Schreibfehlers erscheint unzureichend. Ptolemäus gab nicht nur die Helligkeitsklasse im „Almagest“ an, sondern führte Theta Eridani in einem anderen Werk gesondert in die Liste besonders heller Sterne auf.

Schwieriger ist es, die Unabhängigkeit der historischen Zeugnisse zu beurteilen. Ptolemäus stützte sich teilweise auf die Beobachtungen von Hipparchos, während der Katalog von as-Sufi auf dem „Almagest“ basierte. As-Sufi beobachtete die Sterne jedoch selbst, korrigierte viele Schätzungen des Ptolemäus und beschrieb ausführlich die Position von Theta Eridani im Verhältnis zu benachbarten Objekten. Ihre Helligkeit änderte er dabei nicht.

Hinzu kommt das Problem der Atmosphäre. Von Griechenland und dem Nahen Osten aus war der Stern tief über dem Horizont zu sehen, wo sein Licht merklich nachlässt. In den antiken Katalogen wurde die Helligkeit anderer südlicher Sterne jedoch vergleichsweise genau bestimmt. Theta Eridani stellt nach wie vor die größte Abweichung unter den rund tausend Sternen des „Almagest“ dar.

Nach Korrekturen hinsichtlich der Beobachtungsbedingungen schätzten die Autoren seine historische scheinbare Helligkeit auf etwa 0,2. Dies entspricht einer Helligkeit, die etwa zwölfmal größer ist als heute.

Was könnte mit dem Stern geschehen sein?

Aktuelle Beobachtungen haben gezeigt, dass Theta Eridani kein einzelner Stern ist, sondern ein System aus drei Himmelskörpern. Von besonderem Interesse ist dabei das nahe beieinanderliegende innere Paar, dessen Komponenten die Bezeichnungen Aa und Ab erhalten haben.

Jeder von ihnen ist mehr als doppelt so massereich wie die Sonne. Ihre Massen werden auf etwa 2,3 bzw. 2,2 Sonnenmassen geschätzt, ihre Radien auf 4,3 bzw. 4 Sonnenradien.

Die Sterne vollführen eine vollständige Umlaufbahn um ihren gemeinsamen Massenschwerpunkt in nur 4,1 Tagen. Der durchschnittliche Abstand zwischen ihnen beträgt 0,083 Astronomische Einheiten – fast fünfmal weniger als der durchschnittliche Abstand zwischen Merkur und Sonne.

Beide Sterne füllen etwa 80 % ihrer Roche-Hüllen aus. So werden die theoretischen Bereiche bezeichnet, innerhalb derer die Materie noch durch die Schwerkraft jedes einzelnen Sterns zurückgehalten wird. Wenn ein Stern diese Grenze überschreitet, beginnt ein Teil seiner Materie zum Nachbarn überzufließen.

Einer der Sterne hat nach astronomischen Maßstäben vor kurzem die Verbrennung von Wasserstoff in seinem Kern abgeschlossen. In dieser Phase begann er sich auszudehnen und könnte sich der kritischen Grenze genähert haben.

Die Autoren vermuten, dass die Umlaufbahn des Sternpaares früher stärker gestreckt war. Bei jeder engen Annäherung verlor der sich ausdehnende Stern einen Teil seiner Masse. Zu einem bestimmten Zeitpunkt könnten beide Sterne von einer gemeinsamen Gashülle umgeben gewesen sein.

Die Bewegung innerhalb einer solchen Hülle bremste die Sterne ab, entzog ihrer Umlaufbahn Energie und wandelte diese in Wärme und Strahlung um. Genau dieser Prozess hat nach der Hypothese der Forscher dazu geführt, dass das System etwa zehnmal heller leuchtete als üblich.

Allmählich wurde die Umlaufbahn kreisförmiger, der Stoffaustausch ließ nach, die gemeinsame Hülle löste sich auf, und das System kehrte zu seiner heutigen Leuchtkraft zurück.

Warum dies wichtig ist

Sollte die Hypothese zutreffen, so haben die alten astronomischen Kataloge die Beschreibung eines äußerst seltenen Ereignisses bewahrt, das sich anhand heutiger Beobachtungen nicht rekonstruieren lässt. Sie haben damit die Geschichte der Erforschung dieses Sterns faktisch um zweitausend Jahre erweitert.

Normalerweise dauern die sichtbaren Ausbrüche interagierender Sterne Tage, Monate oder Jahre. Ein Ereignis mit einer Dauer von etwa einem Jahrtausend stellt eine völlig andere Art von Übergangsphase in der Entwicklung enger Doppelsternsysteme dar.

Solche Systeme spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung ungewöhnlicher Sterne, von Supernovae und bestimmten Supernova-Typen. Allerdings ist es schwierig, diese – nach kosmischen Maßstäben – kurzen Phasen des Massenaustauschs direkt zu beobachten.

Die Suche nach ähnlichen Objekten in aktuellen Himmelsdurchmusterungen könnte Aufschluss darüber geben, ob es tatsächlich tausendjährige Ausbrüche gibt und wie häufig diese auftreten.

Einschränkungen der Studie

Die wichtigste Einschränkung besteht darin, dass die Arbeit bislang nur auf arXiv veröffentlicht wurde und noch keiner unabhängigen Begutachtung unterzogen wurde.

Historische Helligkeitsschätzungen erfolgten mit bloßem Auge anhand einer groben Sechs-Punkte-Skala. Diese sind hinsichtlich ihrer Genauigkeit nicht mit der modernen Photometrie vergleichbar, und die Kataloge von Hipparchos, Ptolemäus und as-Sufi waren miteinander verknüpft.

Der vorgeschlagene Mechanismus basiert auf modernen Eigenschaften von Sternen und der Berechnung der verfügbaren Energie. Die Autoren haben jedoch noch kein detailliertes Modell erstellt, das die erforderliche Helligkeit, die Dauer des Ausbruchs und dessen Abklingen zwischen dem 10. und 16. Jahrhundert genau nachbilden würde.

Zudem gibt es eine statistische Schwierigkeit. Ein tausendjähriger Ausbruch dürfte nur einen verschwindend geringen Teil der Lebensdauer des Sternsystems ausmachen. Dass er ausgerechnet bei einem von etwa tausend mit bloßem Auge sichtbaren Sternen stattfand und zeitlich mit dem Erscheinen schriftlicher Kataloge zusammenfiel, erscheint ungewöhnlich.

Daher ist es noch zu früh, von einem gelüfteten Geheimnis zu sprechen. Die Studie zeigt, dass die frühere Helligkeit von Theta Eridani real gewesen sein könnte, und schlägt ein plausibles Szenario vor, das noch überprüft werden muss.

Hintergrund

Der Name Eridanus geht auf einen mythischen Fluss zurück. In der Antike bezeichnete Theta Eridani das südliche Ende des Sternbilds und erhielt den Namen Akamar, der mit dem Ausdruck „Ende des Flusses“ in Verbindung steht.

Später begannen europäische Seefahrer, südlichere Bereiche des Himmels zu beobachten. Das Sternbild wurde bis zum deutlich helleren Stern Ahernar erweitert, dessen Name einen ähnlichen Ursprung hat.

Im Jahr 1603 wurde Theta Eridani im Atlas „Uranometria“ von Johann Bayer bereits als deutlich schwächer als Acheron dargestellt. Die Beobachtungen von Edmond Halley im 17. Jahrhundert und von Nicolas-Louis de Lacaille im 18. Jahrhundert stimmen ebenfalls mit der heutigen Helligkeit überein.

Somit deuten die historischen Daten nicht auf ein allmähliches Erlöschen im Laufe von zweitausend Jahren hin, sondern auf einen lang anhaltenden hellen Zustand, der etwa zwischen den Jahren 964 und 1597 endete.

Quelle

Die Studie von Idel Weisberg und Boaz Katz „The forgotten bright star: Theta Eridani as a millenary stellar transient observed by Hipparchus, Ptolemäus und al-Sufi⁠ wurde am 29. Juni 2026 auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht.