• Gaia

Ako ďaleko je Polaris?

• 2024

Niekedy zistím, že niečo, čo by malo byť zrejmé, o čom sme už dávno mali vedieť, stále nie je také známe.

Ako napríklad vzdialenosť do Polarisu. Je to 48. najjasnejšia hviezda na nočnej oblohe, a je to Polárka . Z kurz vieme, ako je to ďaleko!

Až donedávna sme nemali. Ale teraz to robíme!

A tu prichádzajú moje obľúbené slová na napísanie: OK, dovoľte mi to vysvetliť.

Polaris sa oslavuje, pretože náhodou leží v blízkosti nebeského severného pólu. Definuje to rotujúca Zem: Ak stojíte presne na severnom póle Zeme, nebeský pól je priamo hore, priamo nad vami. Pretože sa Zem otáča, obloha sa zdá, že sa otáča okolo tohto bodu (alebo nebeského južného pólu, ak žijete južne od rovníka). Blízko k tomuto miestu je jasná a jasná hviezda svetlého stredu-Alpha Ursae Minoris. Ak vidíte túto hviezdu, nájdete ju na severe, čo z nej robí veľmi dôležitý vesmírny orientačný bod. Jeho pozícia je dôvod, prečo ho koniec koncov nazývame Polaris.

Nechajte toho chlapíka vysvetliť:

Polaris je teda dôležitý kvôli kde je ... ale ukazuje sa, že je to dôležité kvôli čo je to tiež Polaris je premenná hviezda, ktorá v priebehu času mení svoju jasnosť nahor a nadol. Táto zmena nie je obrovská, je nižšia ako 20%a každé štyri dni prejde zo stmievača na jasnejší a späť. Jas sa líši, pretože čiastočne sa Polaris fyzicky zväčšuje a zmenšuje. Mechanizmus je trochu komplikovaný a má to do činenia s héliom v atmosfére hviezdy absorbujúcim energiu, ale dôležité je, že sa stáva jasnejším, keď je väčší, a stmavuje sa, keď sa zmenšuje.

Hviezdy, ktoré to robia, sa nazývajú premenné cefeidy, potom, čo prvá objavila, Delta Cephei . Oni sú kriticky dôležité pre astrofyziku, pretože to bolo objavené (astronómom Henrietta Swan Leavittová v roku 1908), že čas potrebný na to, aby premenná Cepheid prešla jeho jasom súviselo s jeho absolútnou svietivosťou , koľko energie vydá. To znamená, že ak dokážete zmerať jeho periódu, získate jeho svietivosť. Ak to potom zmeriate zrejmé jas zo Zeme, môžete získať jeho vzdialenosť . Hviezdy tlmia vzdialenosť podľa dobre známeho zákona, takže ak máte zdanlivý a absolútny jas, bum. Nájdená vzdialenosť.

Ursa Minor by bola len ďalším prehliadaným súhvezdím, keby nedržalo vrchol oblohy v rámci svojich hraníc. Kredit: Rogelio Bernal Andreo

A to je kľúčové. Cefeidy sú masívne žiariace hviezdy, ktoré sú tak jasné, že ich možno vidieť aj v iných galaxiách. Ak dokážete zmerať zmenu jasu cefeidy v inej galaxii, môžete zistiť vzdialenosť od tejto galaxie! Práve to urobil Edwin Hubble a jeho tím na začiatku 20. storočia a dokázali, že galaxie sú veľmi, veľmi ďaleko, o čom sa dovtedy veľmi diskutovalo.

Cepheidy stále používame ako základ extragalaktickej stupnice vzdialenosti. Máme mnoho ďalších spôsobov merania vzdialeností ku galaxiám, ale v zásade závisia od toho, ako uvidíme cefeidy v blízkych galaxiách a použijeme ich na kalibráciu ostatných metód. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo bol Hubbleov vesmírny teleskop v skutočnosti postavený! Vidí veľa cefeídov v blízkych galaxiách, ako aj ďalšie druhy hviezd a predmetov (napríklad explodujúce hviezdy) používané na meranie vzdialenosti od vzdialenejších galaxií.

A teraz vidíte, prečo je Polaris taký dôležitý. Je to najbližšia premenná Cepheid k Zemi, takže poznať jej vzdialenosť je veľký problém.

Použitím paralaxa a iné metódy priniesli protichodné výsledky, so zaznamenanými vzdialenosťami 320 až viac ako 800 svetelných rokov! Tie najlepšie majú tendenciu zhlukovať sa okolo 430 svetelných rokov, ale s určitou neistotou.

Nová práca to však mohla značne pokaziť . Astronómovia sa pozreli na údaje z misie Európskej vesmírnej agentúry Gaia, ktorá pozoruje viac ako miliardu hviezd (áno, miliarda ) zaznamenávať ich jasy, polohy a kriticky zmeny ich polôh v priebehu času. To určuje paralaxu hviezdy (vysvetlím, ako to funguje Crash Course Astronomy: Vzdialenosti ), a od toho dostaneme vzdialenosť.

Je iróniou, že Polaris je v skutočnosti príliš jasný na to, aby sa dal merať pomocou Gaie! Prevláda nad detektormi, ktoré sú navrhnuté tak, aby sa pozerali na slabšie hviezdy. Trochu som vám však klamal: Polaris nie je jedna hviezda; je to vlastne tri : horúci, svietiaci superobr s chladnejšou (aj keď stále horúcejšou ako Slnko) hviezdou obiehajúcou okolo neho a treťou hviezdou obiehajúcou binárnym párom ďalej von. Supergiant je ten, ktorý pulzuje.

Dobrou správou je, že hviezda vzdialená ďalej, nazývaná Polaris B, je dostatočne slabá na to, aby ju mohla merať Gaia. Ukazuje sa, že je od Zeme vzdialený 447,08 svetelných rokov. Je zaujímavé, že to naznačuje, že Polaris B je jasnejší, ako sa očakáva u hviezdy tohto druhu; môže to byť samotný binárny súbor, príp zlúčený binárny súbor (pričom dve zložkové hviezdy sa fyzicky spoja a vytvoria jednu hviezdu).

To však znamená, že poznáme vzdialenosť aj od superobra Polaris Aa! A to znamená, že môžeme nájsť ešte zaujímavejšie vlastnosti, ktoré má. Jeho veľkosť na oblohe (ako veľký vyzerá) bola meraná interferometrickými technikami a so vzdialenosťou to znamená, že môžeme určiť, že je fyzicky 46 -krát širší ako Slnko. To je všetko veľký . Ale potom je to superobr. Má tiež 6,5 -násobok hmotnosti Slnka a je zhruba 2 500 -krát viac svietivý. Takže áno, je to šelma.

ako získať priateľa späť

Okrem toho sa ukazuje, že existuje viac ako jeden druh cefeíd (a v skutočnosti je to dosť komplikované ), a to má vplyv na ich vzťah medzi dobovou a svietivosťou. Nebolo známe, aký je Polaris, ale nová vzdialenosť to znižuje a môže byť použitá na pomoc astronómom porozumieť rôznym druhom cefeídov.

Považujem to všetko za fascinujúce pre vedu, samozrejme, ale aj pre dôsledky. Polaris je polárnou hviezdou už stáročia (ale nie vždy; Zem sa pri otáčaní kýva „čo je úplné zakolísanie raz za zhruba 26 000 rokov a ktoré pohybuje severným nebeským pólom po oblohe vo veľkom kruhu) a historicky predstavuje navigačný maják, ktorý je rozhodujúci pre globálne skúmanie. A napriek tomu boli naše znalosti o hviezde nejasné, pretože sme skutočne nevedeli, ako ďaleko je.

A teraz to robíme. A je to vďaka Gaii ... a znova sa musím čudovať. Čo inak bude mať pre nás táto obrovská databáza hviezdnych informácií od Gaie pripravené? Aké ďalšie astronomické poklady čakajú na odhalenie?