2001. augusztus – Polaris, az mindenségnek tengelye | MCSE

2001. augusztus – Polaris, az mindenségnek tengelye

Polaris, a szabadszemes csillag


Forog az ég,
ki tudja, hol áll meg…

A Polaris (Sarkcsillag, alfa UMi, 1 UMi, HR 424, HD 8890, ADS 1477, FK 907,
HIP 11767 és még 23 egyéb elnevezés…) igen nevezetes és fontos csillag,
akár asztrometriai, akár asztrofizikai, akár csak egyszerű köznapi
értelemben. A Föld forgástengelyének precessziója következtében a jelenkor
(+/-1000 év…) egész pontos északi irányjelzője, az északi égbolt
látszólagos forgásközpontja, aminek köszönhetően kultikus jelentőséggel is
bíró objektum. Tizenkétezer év múlva a Vega valószínűleg látványosabb
sarkcsillagként fog tündökölni (hacsak nem történek vele valami drasztikus
asztrofizikai változás), de addig még nagyon sok generációnak a "mi"
Sarkcsillagunk fogja jelenteni az éjszakák megbízható társát. Enyhén
ingadozó 2.00 magnitúdós fényességével még a Göncölszekér legfényesebb
csillagait sem ragyogja túl, ezért a laikusok rendszeresen hitetlenkedve
fogadják a városi ég alatt a "semmi közepén" árválkodó halvány
csillagocskát. Sokszor az Esthajnalcsillag Vénusszal tévesztik össze, de
szerencsére eddig még soha nem alakult ki lincshangulat a tévedések
eloszlatása után…

Néhány unalmas számadat:

  • 2000-es koordinátái: RA=02h31m49,0837s, D=+89°15’50,794"
  • galaktikus koordinátái: l=123,28°, b=+26,46°
  • sajátmozgása (mas/év): mu_alfa*cos delta=44,22, mu_delta=-11,75
  • spektráltípus: F7Ib, változó
  • átlagos radiális sebessége: -17 km/s
  • parallaxis (távolság): 7.56 mas (430 fényév)

    A precesszió és sajátmozgása miatt 2100 körül lesz legközelebb az északi
    pólushoz (alig 27 ívpercre).

     
    Első pillantásra nincs semmi különös a Polarisban, az egy speciális égi
    helyzetét kivéve. Igazából a geometriai miszticizmusokat kedvelő
    nagyközönség számára már ez is elég szokott lenni (l. az asztrológiai
    kiírthatatlansága), de ha kicsit jobban körbejárjuk objektumunkat, nagyon
    sok érdekességre rábukkanhatunk.

    Polaris, a többescsillag

    Elsőként a kettőscsillagok szerelmeseit szeretnénk felvidítani. A Polaris
    egy olyan többszörös rendszer, ami áll egyrészt egy szoros párból
    (alfa UMi A és alfa UMi P=alfa UMi a), egy távolabbi kísérőből (alfa
    UMi B), illetve két, még távolabbi komponensből (alfa UMi C és D). Az A
    komponens szoros kísérőjét egyes katalógusok (pl. Hipparcos Input Catalogue)
    P-vel, más katalógusok (pl. WDS, CHARA) a-val jelölik. Tekintsük át a
    rendszer tagjait!

    Az alfa UMi A a legfényesebb komponens, tulajdonképpen ezt látjuk szabad
    szemmel. Az A komponens egy cefeida típusú pulzáló változócsillag (a vele
    kapcsolatos érdekességekre később térünk ki). Átlagos radiális sebességének
    hosszútávú ingadozásai vezettek el a P komponens felfedezéséhez. Ez utóbbi
    29,6 év alatt járja körül az A komponenst, átlagosan kb. 3 Cs.E.
    távolságban. Ez kb. 0,03 ívmásodperces szögtávolságnak felel meg, mindeddig
    nem is sikerült közvetlenül detektálni. Valószínűsíthető látszó fényessége 8
    magn. körüli, ami különösen nehézzé teszi azonosítását. Az ultraibolya
    színképben sem látszik, ami alapján A8V-nél későbbi a színképtípusa. A 2
    magnitúdós látszó fényesség, valamint a 132 parszekes távolság alapján az
    alfa UMi A abszolút fényessége -3,6 magnitúdó.


    A Polaris AP két lehetséges pályája a tömegközépponti rendszerben, illetve a
    hozzá tartozó sajátmozgás-irányok (Wielen és munkatársai 2000).

    Az alfa UMi (AP)-B kettőst már W. Herschel felfedezte 1782-ben. A
    jelenlegi szögtávolságuk 18,2", ami 2400 Cs.E., azaz 0,012 pc valódi
    távolságnak felel meg. K. Kamper spektroszkópiai vizsgálatai alapján a B
    csillag sebességkomponensei megegyeznek az A-éval, így valószínűleg fizikai
    és nem csak optikai kettősről van szó. Amennyiben tényleg keringenek egymás
    körül, akkor a csillagok becsült tömegei és távolságuk alapján az (AP)-B
    rendszer keringési ideje 50 ezer év körüli. Sok meteor le fog még hullani az
    ég csatornáin, mire ezt a feltevést igazolni, vagy cáfolni tudjuk…

    Burnham 1884-ben és 1890-ben két közeli halvány csillagot is megfigyelt,
    ezek kapták az alfa UMi C és D jelet. 1890-ben a CA távolság 44,68", a DA
    távolság 82,83" volt. A WDS szerint fényességük 13,1 és 12,1. Ezek
    kapcsolatáról gyakorlatilag semmi nem lehet mondani, igen nagy eséllyel csak
    optikai kísérők.

    Polaris, a változócsillag

    Mint már fentebb említettük, a szabadszemes komponens egy cefeida típusú
    pulzáló változócsillag. Periódusa igen stabil, 3,97 napos. Ami miatt az
    elmúlt években sokszor találkozhattunk a Polaris nevével, az a pulzáció
    amplitúdójának csökkenése. Az 1980-as évek első felében fedezték fel, hogy
    az elmúlt 100 évben erőteljes amplitúdócsökkenést mutatott a csillag. 1900
    körül még 0,12 magn. volt a fénygörbe amplitúdója, amihez 6 km/s-os
    radiális sebesség amplitúdó tartozott. Mára ez lecsökkent 0,03 magnitúdóra,
    illetve 1,6 km/s-ra. Az 1990-es évek közepén azt is megjósolták, hogy akár
    kimutathatatlanul kicsire lecsökken (kvázi leáll) a csillag pulzációja, ám
    ez mindeddig nem következett be. Gyakorlatilag mind a mai napig nem tudjuk
    biztosan, hogy mi okozta ezt a változást. Felmerült, hogy közvetlenül
    megfigyeljük egy csillag elfejlődését az instabilitási sávból, ám ez nem
    tűnik valószínűnek annak fényében, hogy a Hertzsprung-Russell-diagramon a
    Polaris közvetlen szomszédságában erőteljes pulzációt mutató cefeidák
    találhatók (pl. RT Aurigae).

    További érdekesség a cefeidával kapcsolatban, hogy az ezen csillagokra
    vonatkozó csillagfejlődési elméletek segítségével kaphatunk becslést a
    rendszer korára. A Polaris A, mint nagytömegű szuperóriás csillag,
    semmiképpen nem öregebb olyan 70 millió évnél, ami szigorú megkötést jelent
    a további komponensek természetére is. Pl. ha a C és a D kísérők valódi
    fizikai tagok, akkor a fiatal kor alapján még éppen csak elérték a nullkorú
    fősorozatot, vagy akár még fősorozat előtti csillagok is lehetnek.

    A Polaris a legközelebbi cefeida, paradox módon mégsem segít a cefeida
    periódus-fényesség reláció kalibrálásában, hiszen nem tipikus tagja
    osztályának, nem tudhatjuk, mennyiben tér el abszolút fényessége a többi
    hasonló periódusú cefeidáénál. Így hiába ismert a távolsága igen pontosan
    (132+/-8 parszek), botor dolog lenne abszolút fényessége (-3,6 magn.)
    alapján meghatározni a periódus-fényesség reláció zéruspontját. Hát igen,
    nehéz az élet egy rosszul berendezett Tejútrendszerben, ahol nem hemzsegnek
    100 parszeken belül a tipikus cefeidák…

    Polaris, a fény az éjszakában

    Ha még az eddigiek sem győzték meg a tisztelt olvasót a Polaris
    izgalmasságáról, akkor íme egy újabb adalék. F. Zagury és munkatársai
    1999-ben megvizsgálták az MCLD 123.5+24.9 igen romantikus nevű galaktikus
    ködösséget. Ez egy olyan molekulafelhő, ami a Polaris Flare néven ismert
    óriási infravörös galaktikus cirruszfelhő közelében található. Maga a
    Polaris alig 1 fokra van a ködtől.

    Eredményeik alapján az MCLD 123.5+24.9 nagy valószínűséggel a Polaris
    fényét veri vissza ránk. A Földtől 105-125 parszekre, a Polaristól pedig
    6-25 parszekre helyezkedik el. Fénye elsősorban a Polaristól származik, míg
    a távoli infravörös tartományban termális emissziót mutat.

    {mosimage}
    Balra: Az MCLD 123.5+24.9 ködösség, a Polaris feltételezett reflexiós ködje. A kép
    50×43 ívperc méretű, közepének koordinátái RA(1950)=01h33m, D(1950)=87° 38′.
    Jobbra: a Polaris, az MCLD 123.5+24.9 és a megfigyelő viszonya sematikusan.

    Sajnos senki ne kapja elő binokliját, hogy az első derült éjszakán
    felkeresse az objektumunkat, ugyanis felületi fényessége borzasztó kicsi.
    2000 tavaszán elkészítettünk egy 10 perces expozíciós idejű képet a
    Piszkéstetői Schmidt-távcsővel, és bizony, alig-alig sikerült bármit is
    rögzíteni a köd legfényesebb részeiből. Mellékelt ábráinkon a
    francia kutatók másfél órás expozícióját, valamint egy egyszerű geometriai
    vázlatot mutatunk be erről az érdekes reflexiós ködről.

    …és végül, Polaris, a legendás csillag

    Túlzás nélkül állíthatjuk, hogy az elmúlt évszázadok egyik legtöbbet
    emlegetett csillaga a Polaris volt. Mind a világirodalom, mind a különböző
    népek legendái történetek tucatjaiban örökítette meg a Sarkcsillagot. Már a
    rómaiak számára is az állandóság jelképe volt, igaz, akkortájt az alfa és a
    béta UMi körülbelül ugyanolyan távolságban volt az akkori északi pólustól.
    Az angolszász törzsek jó ezer évvel ezelőtt Hajóscsillagnak nevezték.
    Korábban Thálész állítólag a főniciaiaktól tanulta meg használatát a
    navigációban. Az arabok Észak csillagaként emlegették. Dante-től
    Shakespeare-en keresztül Wordsworth-ig írók és költők egyaránt megénekelték
    a Polarist, mint a változatlanság, a stabilitás jelképét. Pontosan a
    precesszió az oka, hogy az alfa és a béta UMi, mint a pólus gárdistái is
    ismertek voltak. 3000 évvel ezelőtt a béta sokkal közelebb volt a pólushoz,
    mint az alfa, így a korai feljegyzések valószínűleg rá vonatkoznak, és nem a
    mai Polarisra. Ez azonban semmit nem von le annak az értékéből, hogy a régi
    népek számára kiemelt jelentőségű volt az északi csillag. És igaz ez az
    ázsiai kultúrákra ugyanúgy, mint az európaiakra. Az indiai és kínai
    civilizációkban egyaránt az univerzum tengelyeként jelenik meg, ami mind
    építészetükben, mind egyéb művészetükben maradandó nyomot hagyott. Egy külön
    csillagászattörténeti cikket lehetne ezekkel megtölteni, ám ez túlmutat már
    jelen írás keretein. A szerző csak bízhat abban, hogy sikerült meggyőzően
    bemutatni a Polaris érdekességeit, és "buta asztrofizikusként" maga is várja
    az esetleges későbbi csillagászattörténeti áttekintést a Polaris történelmi
    és művészeti megjelenéseiről.

  •