Skocz do zawartości

Alpha Ursae Minoris jako przewodniczka żeglarzy


Gość Bellatrix

Rekomendowane odpowiedzi

Cześć :) Postanowiłam zgromadzić trochę informacji o jednej z nabardziej znanych gwiazd- Gwieździe Polarnej. Ale wbrew pozorom, nie jest ona ani nudna ani zbytnio przewidywalna. Zaskakujace okazały się zarówno jej parametry fizyczne, a przede wszystkim mechanizm pulsacji, jak i złożona budowa systemu Alpha UMi. serdecznie zachęcam do przeczytania oraz do udziału w dyskusji. Będę bardzo wdzięczna, jak ktoś z Was podzieliłby się zdjęciem, na ktorym widać ruch reszty gwaizd, a Gwiazda Polarna znajduje się w środku, jako ta niemalże "nieruchoma" (mam na myśli ten rodzaj fotografii, na której widać słynne okręgi zaznaczone ruchem gwiazd po nieboskłonie).

ALPHA URSAE MINORIS JAKO PRZEWODNICZKA ŻEGLARZY

post-29939-0-21278200-1471182178.jpg

 

Alpha Ursae Minoris jest najjaśniejszą gwiazdą z konstelacji Małej Niedźwiedzicy. Jednocześnie zajmuje szczególne położenie na północnym nieboskłonie, z racji, że znajduje się najbliżej północnego bieguna niebieskiego. Widziana z terenu Polski nigdy nie zachodzi. Jest widoczna na niebie każdego dnia roku. Jest oddalona od Ziemi o 360 lat świetlnych.

Z perspektywy wirującej Ziemi, wszystkie widoczne na nocnym niebie ciała niebieskie poruszają się zataczając okrąg wokół nieruchomego punktu będącego biegunem północnym. Gwiazda Polarna znajduje się bardzo blisko tego bieguna i z perspektywy Ziemi zdaje się nie poruszać. Położenie bieguna wyznacza dokładnie kierunek północny, a jego wysokość nad horyzontem jest równa szerokości geograficznej, na której znajduje się obserwator. Dzięki temu Gwiazda Polarna służyła niegdyś żeglarzom do nawigacji.

 

Gwiazda zmienna

To wyjątkowe położenie przyczyniło się do wnikliwych badań nad Gwiazdą Polarną i m.in. do odkrycia jej zmienności. W 1913 Pannekoek wysunął hipotezę, jako, że Alfa UMi ma naturę cefeidy. W 1983r. Arellano Ferro badał okres i amplitudę zmian jasności gwiazdy. Doszedł do wniosku, że okres pulsacji stale wzrasta w ostatnich stu latach. Z kolei amplituda pulsacji maleje. Spadek amplitudy został potwierdzony przez Kampela w 1984 roku.

Obecnie wiadomo, iż amplituda zmian jasności Gwiazdy Polarnej wykazuje tendencję malejącą, co może świadczyć, że gwiazda znajduje się w końcowym stadium swojej zmienności.

Okres zmian jasności jest bliski 4 dniom, a dokładnie wynosi on 3,96977 dnia. Polaris jest cefeidą o bardzo niskiej amplitudzie zmian jasności. Jasność waha się w przedziale 1,95- 2,05 magnitudo.

Cefeidy zmieniają okresowo swoją jasność, z racji na fluktuacje rozmiaru i kształtu.

Spowodowane jest to procesami zachodzącymi w jądrze gwiazdy, które przyczyniają się następnie do naprzemiennego rozszerzania i kurczenia jej materii. Stąd zmiany rozmiaru i kształtu.

 

post-29939-0-87245000-1471182195.gif

 

Godny uwagi jest mechanizm pulsacji Gwaizdy Polarnej. Pulsacja następuje w nietypowy, nieregularny sposób. W typowej gwieździe pulsującej, materia gwiazdy na przemian puchnie i kurczy się jednolicie w całej objętości. Natomiast u Gwiazdy Polarnej można wyszczególnić warstwy, które pulsują każda we własnym tempie. Taki rodzaj pulsacji nazwa się po angielsku „first overtone pulsation”. Szkic przedstawia oba te procesy: pierwszy klasyczny (gdzie cala materia pulsuje w jednakowy sposób ) oraz first overtone pulsation, który dotyczy Polaris.

 

Typ widmowy oraz temperatura:

Ze zmienną naturą Gwiazdy Polarnej wiążą się również zmiany jej temperatury oraz typu widmowego. Zmiany typu widmowego mieszczą się w przedziale F7 Ib-II do F8 Ib-II w cyklu pulsacyjnym. Alfa UMa jest więc żółtym nadolbrzymem. Temperatura została oszacowana na podstawie skali (B-V) ~ Teff i wynosi 6200K (+/- 200K). Powierzchnia Gwiazdy Polarnej jest zatem nieco gorętsza od powierzchni Słońca (około 5800K). Zmiany temperatury oraz zmiany barwy αUMi podczas jej cuklu zmienności są niewielkie- podobnie jak zmiany jasności.

 

post-29939-0-61288200-1471182205_thumb.jpg

 

Gwiazda Polarna jako układ wielokrotny:

αUMi obserwowana przez niewielki amatorski teleskop widziana jest jako gwiazda podwójna o dużej różnicy między jasnością składników. W rzeczywistości to gwiazda potrójna, a biorąc pod uwagę jej dwa dalsze, słabo powiązane składniki, to nawet pięciokrotna. Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.

 

αUMi Aa: (gwiazda macierzysta, czyli główna składowa): jasność: 1,98 magnitudo, typ widmowy zmienny w zakresie F7 Ib-II do F8 Ib-II, masa: 4,5 masy Słońca.

 

αUMi Ab: jasność: 9,2 magnitudo, typ widmowy: F6 V, masa: 1,26 masy Słońca, odległość od Aa: 0,17''.

 

αUMi B: jasność: 8,8 magnitudo, typ widmowy: A6-F2, masa: 1,39 masy Słońca, odległość od Aa: 18,3''.

 

αUMi C: jasność: 13 magnitudo, odległość od Aa: 43''.

 

αUMi D: jasność: 12 magnitudo, odległość od Aa: 83''.

 

post-29939-0-77200500-1471182183_thumb.jpg

 

Istnieje również pogląd, iż dalsze ciemne składowe C i D są starsze od Gwiazdy Polarnej i nie są fizycznie z nią powiązane. Wniosek ten pochodzi stąd, że gwiazdy te nie zostały wykryte w paśmie promieniowania X.

Składnik B można obserwować nawet przez niewielki teleskop, z kolei składowa Ab jest zbyt blisko gwiazdy macierzystej i przy tak dużej różnicy jasności, niknie w jej silnym blasku.

Gwiazda αUMi B jest widoczna przez niewielki teleskop jako słaby sinawo-szary punkt. Jest nieco gorętsza od głównej składowej: 6900K. Jej skład chemiczny nieznacznie różni się od składu αUMi A, z tym, że stężenia węgla, sodu oraz magnezu są bliższe wartościom stężeń tych pierwiastków w Słońcu. Wobec ogromnego nadolbrzyma αUMi, składnik B jako gwiazda ciągu głównego wydaje się być niewielki. Ale należy zaznaczyć, że jest ona blisko 4-krotnie jaśniejsza od naszej Dziennej Gwiazdy.

 

 

Źródło:

 

  1. S.M. Andrievsky, V.V. Kovtyukh i I.A. Usenko „The Chemical Composition of the s-Cepheids”, Departament of Astronomy, Odessa State University, 1993, Ukraina.

  2. http://www2.lowell.edu/rsch/npoi/publications/cepheids.php

  3. A. Schulz „Atlas gwiazd”, wydawnictwo RM, 2008, str. 132.

  4. Strona internetowa Jima Kalera, profesora astronomii z University of Illinois.

  5. B.B. Sanwal, B.S. Rautela, G.C. Joshi „An Analisis of the Spectrum of Alpha Ursae Minoris”, Utlar Pradesh State Observatory, India, September 1987r.

  6. Zdjęcie Polaris A, Ab i B: https://www.britannica.com/place/Polaris-star

 

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

szczerze? Ja poczatkowo też nie ;) Dopiero dokładna analiza zagranicznych monografii daje pełniejszy obraz danej gwiazdy. Z pozoru taka "zwyczajna" gwiazdka, a tu się okazuje, że pieciokrotna. A do tego jaki ma szczególny rodzaj pulsacji.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

mnie kiedyś najbardziej zaskoczyło, że Polarna służyła niegdyś żeglarzom, ale nie zawsze tak było i nie zawsze tak będzie, ze względu na ruch precesyjny. Np na szkicach gwiazdozbiorów udających, że to szkice Ptolemeusza (sam Ptolemeusz nigdy nie narysował żadnego gwiazdozbioru, wszystkie szkice pochodzą z poźniejszych czasów, po bodajże XVI w,) Polarna jest całkiem odsunięta od bieguna. Kiedyś gwiazdą północną (5 tys lat temu) był Thuban, i kiedyś (za jakieś 14 tys lat ;) ) będzie Wega.

Ponadto nie tylko żeglarzom służyła, ale i astronomom - przez jakiś czas była świecą standardową, zanim odkryto, że jej jasność się zmienia :). Swoją drogą, tu też ma coś wspólnego z Wegą. Wega też była standardem, ale nie używa się jej już, tylko z innej przyczyny - przez wystarczająco duże teleskopy zaczynają być widoczne efekty pociemnienia brzegowego, więc nie sposób zmierzyć jej blask tworząc profil jasności (jest zaduża / za blisko).

 

PS. astronomy w Polsce tłumaczą bezpośrednio - pierwszy owerton (oraz inne, mod fundamentalny itd). Trochę polskiej nomenklatury gwiazdo-zmienniczej ;) jest, w nieco już przedawnionej książce, M. Kubiak, „Gwiazdy i Materia Międzygwiazdowa”

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

mnie kiedyś najbardziej zaskoczyło, że Polarna służyła niegdyś żeglarzom, ale nie zawsze tak było i nie zawsze tak będzie, ze względu na ruch precesyjny. Np na szkicach gwiazdozbiorów udających, że to szkice Ptolemeusza (sam Ptolemeusz nigdy nie narysował żadnego gwiazdozbioru, wszystkie szkice pochodzą z poźniejszych czasów, po bodajże XVI w,) Polarna jest całkiem odsunięta od bieguna. Kiedyś gwiazdą północną (5 tys lat temu) był Thuban, i kiedyś (za jakieś 14 tys lat ;) ) będzie Wega.

Ponadto nie tylko żeglarzom służyła, ale i astronomom - przez jakiś czas była świecą standardową, zanim odkryto, że jej jasność się zmienia :). Swoją drogą, tu też ma coś wspólnego z Wegą. Wega też była standardem, ale nie używa się jej już, tylko z innej przyczyny - przez wystarczająco duże teleskopy zaczynają być widoczne efekty pociemnienia brzegowego, więc nie sposób zmierzyć jej blask tworząc profil jasności (jest zaduża / za blisko).

 

PS. astronomy w Polsce tłumaczą bezpośrednio - pierwszy owerton (oraz inne, mod fundamentalny itd). Trochę polskiej nomenklatury gwiazdo-zmienniczej ;) jest, w nieco już przedawnionej książce, M. Kubiak, „Gwiazdy i Materia Międzygwiazdowa”

 

Michał, dziękuję za podesłany tytuł książki. To dość stare wydanie (1994) ale pewnie dałoby się kupić. Znalazłam też pdf-a z pełną treścią i przeczytam, ale nie wiem, czy wolno podlinkować takie rzeczy (w sensie czy byłoby to legalne).

A co do zmiany gwiazdy biegunowej na przestrzeni wielu lat, tak też słyszałam, że było w przeszłości wiele "Gwiazd Polarnych". To przez ruch własny gwiazd. Niby bardzo powolny, ale na długim odcinku czasu robi swoje.

Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

 

A co do zmiany gwiazdy biegunowej na przestrzeni wielu lat, tak też słyszałam, że było w przeszłości wiele "Gwiazd Polarnych". To przez ruch własny gwiazd. Niby bardzo powolny, ale na długim odcinku czasu robi swoje.

 

Nie nie, to nie ruch wlasny :) Owszem ruch wlasny nieco znieksztalcil gwiazdozbiory wzgledem tego, co widzieli starożytni, ale nie aż tak bardzo :)

 

Chodzi o ruch precesyjny. Nasza Ziemia obraca sie wokół własnej osi, a ta oś jest pod pewnym kątem do ekliptyki. To powoduje, że oś obrotu, też wykonuje obrót, wokół innej, pewnej osi ;) Ten dodatkowy obrót to właśnie precesja. Tak jak te dawne zabawki - bąki. Bąk kręci się szybko wokół osi i ta oś, wolniej, też się przekręca. Ten wolniejszy obrót, precesyjny, w przypadku Ziemii trwa prawie 26000 lat (rok platoński). Ten sam ruch spowodował, że gwiazdozbiory zodiakalne są widoczne w innym czasie niż znaki zodiaku u astrologów :)

  • Lubię 1
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

iHFGWB9.png
P to ruch precesyjny,
N to ruch nutacyjny wynikający ze zmiany nachylenia osi obrotu Ziemi i precesji osi.

Gwiazdozbiory zmieniają położenie na niebie. W Stellarium możesz się przenieść np. do 10 000 roku i sprawdzić co, gdzie i skąd będzie jaką gwiazdą polarną. Ruch własny gwiazd chyba też jest uwzględniony :D

I ciekawa sprawa dotyczy też orbity Ziemi. Co 400 tysięcy lat zmienia ona swoją ekscentryczność. Czyli raz krążymy po elipsie, a raz po prawie idealnym kole :)

Edytowane przez ANowak
Odnośnik do komentarza
Udostępnij na innych stronach

Dołącz do dyskusji

Możesz dodać zawartość już teraz a zarejestrować się później. Jeśli posiadasz już konto, zaloguj się aby dodać zawartość za jego pomocą.

Gość
Dodaj odpowiedź do tematu...

×   Wklejono zawartość z formatowaniem.   Usuń formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Odnośnik został automatycznie osadzony.   Przywróć wyświetlanie jako odnośnik

×   Przywrócono poprzednią zawartość.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz bezpośrednio wkleić grafiki. Dodaj lub załącz grafiki z adresu URL.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...

Powiadomienie o plikach cookie

Umieściliśmy na Twoim urządzeniu pliki cookie, aby pomóc Ci usprawnić przeglądanie strony. Możesz dostosować ustawienia plików cookie, w przeciwnym wypadku zakładamy, że wyrażasz na to zgodę.