Das Periastron bezeichnet den Punkt in der elliptischen Umlaufbahn eines Himmelskörpers, an dem dieser seinem Zentralkörper – in diesem Fall einem Stern – am nächsten kommt. Es ist der minimale Abstand zwischen zwei Sternen in einem Doppel- oder Mehrfachsternsystem oder zwischen einem Planeten und seinem Zentralstern in einem Exoplanetensystem. Der Begriff leitet sich von den altgriechischen Wörtern 'peri' (nahe, um) und 'astron' (Stern) ab und ist somit eine spezifische Bezeichnung für den sternnächsten Punkt. Analog dazu werden für die Sonne die Begriffe Perihel (sonnennächster Punkt) und für die Erde Perigäum (erdnächster Punkt) verwendet. Diese Terminologie unterstreicht die universelle Anwendbarkeit der Konzepte der Orbitalmechanik auf verschiedene Himmelskörper.

Im Gegensatz dazu steht das Apastron, welches den Punkt der größten Entfernung in der Umlaufbahn beschreibt. Die Unterscheidung zwischen Periastron und Apastron ist grundlegend für das Verständnis der Orbitalmechanik von Doppelsternen, Dreifachsternsystemen oder Planeten, die andere Sterne als die Sonne umkreisen. Die Umlaufbahnen von Himmelskörpern sind in der Regel keine perfekten Kreise, sondern Ellipsen, deren Exzentrizität angibt, wie stark sie von einer Kreisform abweichen. Eine höhere Exzentrizität bedeutet einen größeren Unterschied zwischen dem Abstand im Periastron und im Apastron, was wiederum dramatische Auswirkungen auf die physikalischen Bedingungen im System haben kann.

Die Position des Periastrons spielt eine entscheidende Rolle für die Dynamik des Systems, insbesondere im Hinblick auf Keplers Gesetze der Planetenbewegung. Gemäß Keplers zweitem Gesetz, dem Flächensatz, bewegt sich ein Himmelskörper in seinem Orbit schneller, wenn er dem Zentralkörper näher ist, und langsamer, wenn er weiter entfernt ist. Dies bedeutet, dass die Orbitalgeschwindigkeit am Periastron ihren Maximalwert erreicht, während sie am Apastron minimal ist. Diese Geschwindigkeitsänderungen sind nicht nur theoretisch interessant, sondern haben auch praktische Bedeutung für die Stabilität von Orbits und die Lebensdauer von Sternsystemen. Die genaue Bestimmung des Periastrons und des Apastrons ermöglicht es Astronomen, die Exzentrizität einer Umlaufbahn präzise zu berechnen und damit tiefere Einblicke in die Entstehung und Entwicklung von Sternsystemen zu gewinnen.

Die Gravitationskräfte sind am Periastron am stärksten, da sie umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands sind. Bei sehr engen Doppelsternsystemen können diese starken Gezeitenkräfte zu erheblichen Verformungen der Sterne führen, deren Materie in Form von Gezeitenhöckern zum Partnerstern hin gezogen wird. Unter bestimmten Umständen kann dies sogar zu einem Materieübertrag von einem Stern auf den anderen führen, ein Phänomen, das bei der Entwicklung von kataklysmischen Veränderlichen oder Röntgendoppelsternen eine zentrale Rolle spielt. Solche Materieflüsse beeinflussen die stellare Evolution maßgeblich und können zu spektakulären Ereignissen wie Novae oder Supernovae führen.

Auch bei Exoplaneten, die ihre Sterne in stark exzentrischen Umlaufbahnen umkreisen, können die extremen Temperaturschwankungen zwischen Periastron und Apastron die Bedingungen auf dem Planeten drastisch verändern. Ein Planet, der am Periastron nahe an seinem Stern vorbeizieht, kann extrem hohen Temperaturen und Strahlung ausgesetzt sein, während er am Apastron möglicherweise einfriert. Diese extremen Schwankungen stellen eine große Herausforderung für die Entstehung und Aufrechterhaltung von Leben dar und sind ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung der Habitabilität von Exoplaneten. Die Untersuchung von Systemen mit hohen Exzentrizitäten hilft uns zu verstehen, unter welchen Bedingungen Leben außerhalb unseres Sonnensystems überhaupt möglich sein könnte.

Die Beobachtung und Berechnung des Periastrons erfolgt oft indirekt durch die Analyse der Radialgeschwindigkeiten oder der astrometrischen Bewegungen der Himmelskörper. Bei Doppelsternen können spektroskopische Messungen der Doppler-Verschiebung des Lichts verwendet werden, um die Geschwindigkeitsänderungen im Orbit zu verfolgen und daraus die Bahnelemente abzuleiten. Für Exoplaneten werden häufig Transitmethoden oder die Radialgeschwindigkeitsmethode eingesetzt, um die Parameter der Umlaufbahn, einschließlich der Position des Periastrons, zu bestimmen. Diese Daten sind entscheidend, um die Masse, Größe und Zusammensetzung der beteiligten Objekte präzise zu charakterisieren und unser Verständnis der komplexen Wechselwirkungen im Universum zu erweitern. Die präzise Kenntnis des Periastrons ist somit ein Eckpfeiler der modernen Astrophysik und Planetenforschung.