SYRIUSZ, biały król nieboskłonu

25 Kwietnia 2017

SYRIUSZ, BIAŁY KRÓL NIEBOSKŁONU

Ta najjaśniejsza z wszystkich gwiazd nocnego nieba stanowi niepowtarzalną, osobliwą ozdobę zimowego nieboskłonu. Wisi nisko nad horyzontem. Nawet w styczniu, kiedy wznosi się najwyżej, jego położenie nie przekracza 22 stopni. Syriusz urzeka białą jak śnieg barwą, a także niezwykle silnym migotaniem. Migotanie to jest spowodowane przejściem światła przez warstwy atmosfery i przejawia się pozornymi, następującymi z dużą częstotliwością zmianami barwy gwiazdy. Syriusz, poza podstawowym białym zabarwieniem, zdaje się przyjmować kolory m.in. żółte, zielone, czerwone oraz fioletowe. Migotanie jest bez problemu dostrzegalne gołym okiem i jest tym silniejsze, im gwiazda znajduje się niżej nad horyzontem. Nazwa „Syriusz” prawdopodobnie pochodzi od słowa „iskrzący”.

Syriusz jest nie tylko najjaśniejszą gwiazdą w konstelacji Wielkiego Psa, ale również na całym nocnym nieboskłonie. Co prawda Alpha CMa nie należy do olbrzymów ani nadolbrzymów- jest białą gwiazdą ciągu głównego, ale znajduje się na tyle blisko Ziemi, że jego jasność wizualna wyróżnia się w sposób szczególny; wynosi -1,44^m. Syriusz jest oddalony od naszej planety o blisko 8,7 l.ś. Spośród gwiazd widocznych gołym okiem, tylko Alpha Centauri znajduje się bliżej Ziemi od Syriusza (ok. 4,37 l.ś.)

Przez długi czasu uważano, że Syriusz należy do tzw. strumienia Ruchomej Gromady Wielkiej Niedźwiedzicy. Jednak dokładniejsze badania (w 2003 r.) dowiodły, że hipoteza ta nie była słuszna. Alpha CMa jest zbyt młoda, by mogła zaliczać się do gwiazd wspomnianej gromady.

Czy Syriusz dawno temu był czerwony?

Liczne starożytne źródła zawierają mgliste aluzje sugerujące, że Alpha CMa miała w przeszłości czerwoną barwę. Gwiazda została wspomniana w dziełach Horacego, Cycerona czy Seneki jako „czerwona” oraz „krwista”, a nawet „płonąca niczym ogień”. Z kolei rzymski pisarz Columella w jednym ze swoich utworów przyrównał kolor róż do barwy Syriusza i Marsa.

Astronomowie tłumaczyli tę niezwykłą właściwość przemianami ewolucyjnymi, którym podlegał komponent wtórny systemu podwójnego, którym jest Alpha Canis Majoris. Gwiazda, którą obecnie widzimy jako ciemnego białego karła, miała wg jednej z hipotez przekształcić się w czerwonego nadolbrzyma, który następnie odrzuciwszy zewnętrzną otoczkę gazową, pozostawiając gęste jądro zbudowane z materii zdegenerowanej. I to ów czerwony nadolbrzym był widoczny w czasach starożytnych. Teoria zawiera jednak pewną nieścisłość: zakładała zbyt krótki czas przemiany nadolbrzyma w białego karła. Niektórzy astronomowie jednak bronią tej wersji tłumacząc, że istnieje rodzaj lekkich gwiazd, bardzo szybko przeobrażających się z fazy czerwonego olbrzyma do białego karła.

Niezwykły układ binarny

Już w 1834 r. astronom i matematyk- F.W. Bessel zauważył, że Syriusz wykazuje falową zmienność parametrów ruchu. Te obserwacje skłoniły naukowca do podejrzeń, że jasnej gwieździe towarzyszy ciemny, trudno dostrzegalny składnik. Bliźniacza gwiazda miała wywierać wpływ grawitacyjny na główny składnik systemu- tak Bessel tłumaczył zmiany w ruchu Syriusza. W 1862 r. astronom A. Clark zaobserwował gwiazdę przewidywaną niemal trzydzieści lat temu przez Bessela. Odkrycia dokonano przy pomocy 18,5-calowego refraktora.

Syriusz składa się z dwóch składników. Składnik główny jest bardzo jasny (-1,4^m), z kolei Syriusz B to ciemna 8,6-magnitudowa gwiazda. Dystans, który dzieli oba komponenty jest zmienny w cyklu ok. 50-letnim. Waha się w zakresie 3’’ do 11,5’’. Jest to dystans widziany z perspektywy Ziemi, wyrażony w sekundach łuku. Realna odległość dzieląca obie gwiazdy to 8,2- 31,5 A.U. Zdawałoby się, że to stopień separacji dostępny dla obserwatorów nawet z niewielkim sprzętem. Ale w przypadku Syriusza obserwacje ciemniejszego komponentu nie są łatwe. A to z powodu ogromnej różnicy jasności obu gwiazd. Biały karzeł ginie w silnym blasku Syriusza A. Przy wyjątkowo dobrej widoczności można dostrzec ledwie zauważalny składnik wtórny.

Wyjątkowo korzystne warunki do obserwacji Syriusza będą w 2025 r, kiedy to stopień separacji sięgnie maksimum (11,5‘’).

Parametry fizyko-chemiczne obu komponentów:

Syriusz A jest jasną gwiazdą, gorętszą i bardziej błękitną od Słońca. Temperatura jego powierzchni sięga 10.000 K (dla porównania: temperatura powierzchni Słońca wynosi 5800 K). Promień Syriusza A jest niewielki- stanowi zaledwie 1,7 promienia naszej Dziennej Gwiazdy. Gwiazda ta jest również znacznie bogatsza od Słońca w metale, np. żelazo. Syriusz B, zanim stał się białym karłem, wzbogacił otaczającą go przestrzeń w pierwiastki cięższe od helu. Wzbogaceniu uległa także bliźniacza gwiazda systemu binarnego, Syriusz A.

Syriusz B to biały kareł (pierwszy odkryty) o masie zbliżonej do masy słonecznej, zamkniętej w kuli o promieniu porównywalnym do ziemskiego. Masa wyjściowa wynosiła ok. 5 M_ʘ. Materia gwiazdy jest więc niezwykle gęsta. Jej jeden centymetr sześcienny waży tonę. Oznacza to, że Syriusz B jest ok. 92.000 razy bardziej gęsty od Słońca.

Biały karzeł ma typ widmowy DA 2-5 VII. Jest blisko 8200 razy mniej jasny od Syriusza A.

Ale za to jego temperatura jest wyjątkowo wysoka, 25.000 K. Należy jednak pamiętać, że w materii Syriusza B, jako białego karła, nie zachodzą już procesy fuzji termojądrowej, nie ma więc żadnego źródła ciepła, dlatego powoli stygnie wypromieniowując zgromadzoną energię.

---------------------------------------------------

Źródło:

R. Burnham „Burnham’s Celestial Handbook” 1958- 1979

Notatki Jima Kalera, profesora uniwersytetu w Illinois

Strona internetowa www.solstation.com

Paether · 25 Kwietnia 2017

Widzę dużo plusów opracowania ale brak mi jednego minusa

Dwie kwestie związane z samą gwiazdą:

Od jakiegoś czasu przyjmuje się możliwość, że Syriusz to układ potrójny. Były nawet prowadzone obserwacje w tym kierunku. Co prawda nie znaleziono trzeciego towarzysza ale potwierdzono zaburzenia orbitalne obu znanych składników, dla których najlepszym wyjaśnieniem byłby właśnie dodatkowy obiekt. Lekturka tutaj - http://iopscience.iop.org/article/10.1086/301227/fulltext/

Z powyższym wiąże się pośrednio kwestia "czerwonego Syriusza". Temat mocno wątpliwy, a wątpliwości biorą się głównie z niedoskonałości tłumaczeń. Pojawia się greckie słowo "poikilos" (u Aratosa), które powinno tłumaczyć się raczej jako "wielobarwny" chociaż z drugiej strony mamy u Ptolemeusza "hypokirros" czyli "ognisto-czerwony" lub żółtawy (określa tak jeszcze Arktura, Aldebarana, Antaresa, Betelgezę i Polluxa). Columella porównywał róże do Słońca, Marsa i Syriusza. Ciężko stwierdzić, że róże są wyłącznie czerwone.

Kolejne wątpliwości biorą się z faktu, że większość autorów w tym gronie nie miała za wiele wspólnego z naukami ścisłymi i w tym zakresie byli raczej "tłumaczami". Cyceron, Seneka, wspomniany Columella czy Horacy to filozofowie, pisarze, politycy, poeci.

Trochę doczytałem w tym temacie i okazuje się, że "najnowszym" zapiskiem określającym Syriusza jako czerwonego, jest tekst Grzegorza z Tours z VI wieku. Z kolei chińscy astronomowie już znacznie wcześniej określali gwiazdę jako białą (lekturka - http://shc2000.sjtu.edu.cn/031207/sirius.htm).Według mnie można odrzucić teorię o Syriuszu B jako czerwonym olbrzymie, który przeszedł mniej lub bardziej standardową przemianę w karła. Pomijając nawet niezbędną do takiego procesu ilość czasu, gwiazda musiałaby odrzucić zewnętrzne warstwy (ok 4 mas Słońca) i utworzyć coś na kształt mgławicy planetarnej. Raczej bylibyśmy w stanie to coś zobaczyć.

Dlaczego wiąże się to z hipotezą "potrójnego Syriusza"? Gdyby Syriusz B był rzeczywiście czerwonym olbrzymem, pobliska gwiazda neutronowa (albo nawet niewielka czarna dziura) byłaby w stanie stosunkowo szybko (kilka tysięcy lat) oskubać go z większości materii.

DARK · 25 Kwietnia 2017

Całkiem niedawno czytałem gdzieś, że tuż przy Syriuszu odkryto słabą gromadę otwartą gwiazd, która do tej pory umykała uwadze astronomów z racji bliskości. Niestety nie mogę znaleźć tej informacji/fotografii. Znalazłem tylko taki artykuł http://adsabs.harvard.edu/full/1980PASP...92..422A

heweliusz · 26 Kwietnia 2017

Ogólnie w Pani artykułach o gwiazdach z pewnością pomocne byłoby podanie wielu odnośników do łatwo dostępnej i aktualnej (np pliki pdf do pobrania ) literatury np:

https://arxiv.org/abs/1703.10625

https://arxiv.org/abs/1101.4314

https://arxiv.org/abs/1509.00134

https://arxiv.org/abs/1108.0645

26 Kwietnia 2017

Artykuły na końcu zawierają bibliografię, czyli pozycje, z których korzystałam przygotowując dany referat.

Nie ma potrzeby zwracać się per pani

Paether · 26 Kwietnia 2017

Jak już rzucamy linkami to nie może zabraknąć tego - https://books.google.co.uk/books?id=zc3zw-YgOPkC&printsec=frontcover&hl=pl#v=onepage&q&f=false

Duże fragmenty są udostępnione w Google Books

heweliusz · 26 Kwietnia 2017

Artykuły na końcu zawierają bibliografię,

W tym przypadku było to wyjątkowo mało.

Artykuły np: typu Review potrafią zawierać ich kilkadziesiąt lub setki np http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21672857.2017.1303264

Edytowane 26 Kwietnia 2017 przez heweliusz

26 Kwietnia 2017

Prawda. Mój artykuł to, póki co niewielki zaczątek tego, co postaram się napisać po przeczytaniu kilku monografii poświęconych Alfie CMa. Z tego co obserwuję czytając podręczniki, Syriusz jest chyba najdokładniej opisywaną gwiazdą. I to na wielu płaszczyznach: od kwestii historyczno-kulturowych aż po ścisłe dane fizyko-chemiczne.