Opracował: dr Marcin Kolonko, Oddział Warszawski Polskiego Towarzystwa Geofizycznego
Znacie sposób na znalezienie Gwiazdy Polarnej? Przedłużenie 5x „tylnych kół” Wielkiego Wozu. Skoro wiecie, gdzie jest Polaris, możecie wyznaczyć na niebie kierunek północny. A zatem nawigować w oparciu o gwiazdy – nie patrząc na drzewa (porośnięte mchem od północy), kopce mrówek czy… słońce!
Odnajdywanie Gwiazdy Polarnej w oparciu o gwiazdozbiory. Żródło: Bill and Sally Fletcher, astronomy.com.
Co o niej wiemy? Że jest w odległości około 430 lat świetlnych od nas, więc względnie daleko – nie jest to najbliższe sąsiedztwo Słońca. Że kręci się raz na 155 dni, z prędkością liniową 15 km/s. Że jest białożółtym nadolbrzymem o masie ponad 4 masy Słońca, ale jest jaśniejsza od niego ponad 2000 razy.
Zdjęcie Polarnej i jej niknącego w blasku towarzysza. Źródło: NASA/STSCl/N.Evans.
Jest też cefeidą – gwiazdą pulsującą, z okresem pulsacji proporcjonalnym do jasności absolutnej. Ta zależność pozwala używać cefeid jako tzw. świec standardowych na jednym ze szczebli drabiny odległości we Wszechświecie – takim galaktycznym i trochę międzygalaktycznym. Bo cefeidy widzimy też w innych galaktykach niż Droga Mleczna.
Zdjęcie Polaris z interferometru CHARA. Źródło: Evans et al., ApJ 2024.
Gwiazda Polarna ma kilku towarzyszy. Jeden z nich manifestował się poprzez linie w widmie – zdradzając tym swoją masę i skład chemiczny. A został uchwycony optycznie dopiero przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a, na zdjęciu nieco podobnym jak Charon przy Plutonie. Innego towarzysza – gwiazdkę o jasności widomej 8.6 magnitudo w odległości kątowej na niebie około 17’’ odkrył w 1779 roku William Herschel. Mimo niewielkiego blasku, także jest cięższa od Słońca (blask maleje z kwadratem odległości, a ta jest względnie duża). Dalsze zbliżenie na polarną ujawnia kolejnego towarzysza, z okresem obiegu 29,6 roku i odległością 6.7 – 27 AU. Możliwe też, że Gwiazda Polarna i jej towarzysze są elementami gromady otwartej zawierającej gwiazdy A i F.
Niebo wokół Gwiazdy Polarnej. Widoczna mgławica cirrus. Źródło: Lynn Hilborn, astronomy.com.
Czy Gwiazda Polarna zawsze będzie wskazywać północ? Za sprawą precesji, nie. Oś obrotu ziemi zakreśla stożek z okresem 25800 lat i to sprawia, że za 12000 lat polarną będzie Wega a 4300 lat temu była nią jedna z gwiazd w Smoku (Thuban, alfa Draconis). Efektem precesji jest, że mapy nieba (określające współrzędne gwiazd) są aktualizowane na epokę – np. 1950.0 czy 2000.0. Nieco mniej wyraźnie na współrzędne wpływają także ruchy własne gwiazd – ale dzieje się to dużo wolniej, ze skalą czasową wielu tysięcy lat.
Widok powierzchni Gwiazdy Polarnej z kilku różnych nocy w latach 2018-2021. Źródło: Evans et al., ApJ 2024.
Dwa lata temu przy pomocy układu teleskopów CHARA zmapowano po raz pierwszy powierzchnię Gwiazdy Polarnej. Potwierdzono jej rotację, posiadanie dużych plam i był to pierwszy taki pomiar dla cefeidy. CHARA jest interferometrem złożonym z sześciu 1 m teleskopów o bazie do 330 m, zlokalizowanym na „świętej górze” astronomów – Mount Wilson, z słynnym obserwatorium.
Jeden z 1-metrowych teleskopów systemu CHARA na Mt Wilson. Źródło: CHARA/Georgian State University.
Polarną z półkuli północnej Ziemi (i części południowej) możemy obserwować cały rok, choć jak mało która gwiazda świadczy o zmienności nieba – jakże różnej od dawnych wyobrażeń o „sferze gwiazd stałych”. Dzięki nowym instrumentom sięgamy w te gwiazdy coraz głębiej i wydają nam się one bliżej poznane. Odkrywamy cykle precesji, ruchy własne, pulsacje cefeid i innych gwiazd zmiennych. Jednak spora część tych cykli jest bardzo długa w stosunku do długości ludzkiego życia, co sprawia, że większość gwiazd postrzegamy właśnie jako stałe.
Literatura:
- Philip M. Bagnall „The Star Atlas Companion”.
- Pittich, D. Kalmancok „Niebo na dłoni”.
- com, Astronomy.com.