2004. november – A Polaris rejtélyes változásai | MCSE

2004. november – A Polaris rejtélyes változásai

"…De én
Szilárd vagyok, mint éjszak csillaga,
Melyhez kimérten nyugvó szerkezetre
Hasonló nincs az égnek boltozatján."

 

(William Shakespeare: Julius Caesar,
ford. Vörösmarty Mihály)


© 2001 Edwin L. Aguirre and
Imelda B. Joson (skyandtelescope.com)

Csillagvizsgálónk névadó csillagával már korábban is foglalkoztunk (l.
Polaris, az mindenségnek tengelye
c. cikkünket). Mint azt már akkor is megemlítettük, a Polaris a legközelebbi, emiatt pedig
a legfényesebb delta Cephei típusú változócsillag (cefeida). Látszó fényessége 3,97 napos
periódussal ingadozik alig pár százaléknyi amplitúdóval, ami szabad szemmel
lényegében észrevehetetlen. Közel két évtizede tudjuk, hogy az amplitúdó a 20.
század második felében jelentősen csökkent, a periódus pedig évente 3
másodperccel nőtt. Az 1980-as évek közepén néhányan azt is megjósolták, hogy a
21. századra akár megfigyelhetetlenül kicsire is lecsökkenhet a Polaris
változása, amit a csillag pulzációjának megszűnésével lehetett volna
magyarázni.

Ez azonban a legújabb vizsgálatok szerint nem következett be. Edward F. Guinan
(Villanova University, USA) és munkatársai új megfigyelések gondos analízisével
arra következtettek, hogy a Polaris amplitúdója újra növekedni kezdett. Míg az
1990-es évek közepén alig 0,02 magnitúdónyit változott a Polaris kb. 2,0m-s
fényessége, addig 2004-es mérések szerint már 0,038 magnitúdóra nőtt a teljes
amplitúdó. Ennél is érdekesebb, hogy az összes pontos fotometriai mérés alapján
látszik a Polaris átlagfényességének egy lassú, ám határozott növekedése: az
1900-as évek elejére jellemző 2,12m 2004-re már elérte az
1,95m-t, ami kb. 7%-kos fényességnövekedésnek felel meg száz év alatt.

Guinan-ék figyelmét felkeltette ez a lassú fényesedés, ezért megvizsgálták az
összes régi csillagkatalógust. A Polaris mind Ptolemaosz i.sz. 1. századi, mind
Al-Szufi i.sz. 10. századi katalógusában 3 magnitúdós csillagként szerepel.
William Herschel, a 18. század végén, 2,4m-s fényességűként jegyezte fel, 1900
körül pedig 2,2m-vel katalogizálták. Az adatok utalnak, hogy a Polaris
évszázados időskálán is változik, ami Guinan szerint az elméletekkel nehezen
egyeztethető össze, mivel a jelenség túl gyorsnak tűnik. Persze azt is
figyelembe kell venni, hogy a régi csillagkatalógusok fényességbecslései elégge
pontatlanok, ám az egy magnitúdós fényesedés mindenképpen figyelemreméltó.


Az ún. Hertzspung-Russel diagramm (HRD). A vízszintes tengelyen a csillagok felszíni hőmérséklete szerepel,
a függőlegesen a kisugárzott fényteljesítmény a Napéhoz viszonyítva. Bővebben l. a szövegben!
(a www.gothard.hu lap alapján átalakítva)

A vonatkozó csillagfejlődési elméletek szerint a Polaris jelenleg egy sárga
szuperóriás csillag (F színképtípusú), ami a kék szuperóriás állapotból
fejlődik a vörös szuperóriás állapot felé. Ez sok millió évig tartó folyamat,
ami közben a csillag többször metszi az ún. instabilitási sávot. Ez a teljes
kisugárzott fényteljesítményt (luminozitást) a hőmérséklet függvényében
ábrázoló síkon (Hertzsprung-Russell-diagram) az a terület, ahol a csillagok
nagy amplitúdójú sajátrezgéseket mutatnak — ezek az ún. klasszikus pulzáló
változócsillagok (pl. cefeidák, RR Lyrae-k, delta Scuti-k). A pulzációk eltérő
rezgési állapotokat hozhatnak létre, mint ahogy a sípban rezgő levegőoszlopnak
is különböző rezgési állapotai, azaz módusai vannak.

{mosimage}
Az IUE űrtávcső (ESA)

A Polaris esetében eléggé bizonytalan a pontos csillagfejlődési állapot,
illetve a pulzáció módusa. David G. Turner (Saint Mary’s University, Kanada)
szerint a Polaris alapmódusban pulzál, azaz egy-egy pulzációs ciklus során a
teljes csillag kitágul, majd összehúzódik, az instabilitási sávot pedig először
keresztezi fejlődése során. Guinan és kollégái ezzel szemben úgy gondolják,
hogy a Polaris az első felhangban végzi rezgéseit (azaz létezik egy
csomófelület a csillag belsejében, aminek a két oldalán ellentétes irányú a gáz
mozgása), az instabilitási sávot pedig már másodszor keresztezi, miközben
átlagos hőmérséklete növekedik, tehát a csillag kékül. Guinan-ék találtak is
erre utaló jeleket: az International Ultraviolet Explorer (IUE) űrtávcső adatai
szerint a Polaris hőmérséklete kb. 25 fokkal emelkedett 30 év alatt. Guinan
a fentiek alapján arra következtetett, hogy a Polaris az instabilitási sáv kék
határához közel tartózkodik, ahol a csillag viselkedése egész szabálytalan is
lehet.

Biztosabb következtetésekre akkor juthatnánk, hogy pontosabban ismernénk a
Polaris luminozitását, tömegét, méretét és korát. Ezeket a fizikai
paramétereket sokkal könnyebben meg lehetne határozni, ha a Polaris tagja lenne
egy nyílthalmaznak, aminek átlagos paramétereit független módszerekkel is
megismerhetjük. David Turner erre utaló jeleket is talált: úgy tűnik, hogy a
Polaris és még néhány közeli csillag ugyanolyan térbeli mozgást mutat, mint a
Plejádok, azaz esetleg tagjai lehetnek egy rendkívül kiterjedt Plejádok Mozgó
Halmaznak. Amennyiben Turnernek igaza van, akkor a Polaris jóval közelebb
található, mint azt korábban gondoltuk. Az általa azonosított csillagcsoport
átlagos távolsága mindössze 306 fényév, ami nehezen egyeztethető össze a
Hipparcos asztrometriai műhold által mért 430 fényéves távolsággal. Ám
elképzelhető, hogy a Hipparcos méréseit eltorzította a Polaris
kísérőcsillagának jelenléte, azaz lehetséges, hogy a Polaris tényleg közelebb
van. Guinan emellett még arra is felhívta a figyelmet, hogy a Polaris tömege is
rendkívül bizonytalanul ismert, bár legnagyobb valószínűség szerint 5-6
naptömeg közé esik. A legnagyobb probléma pedig az, hogy ezek a fizikai
paraméterek nem rajzolnak fel egy ellentmondásmentes képet, amivel modellezni
lehetne a talált lassú fényesedést.

Mindezek alapján úgy tűnik, hogy hiába a legközelebbi cefeida, a Polaris sorra
"szállítja" az újabbnál újabb meglepetéseket. Egy dolog mindenesetre biztos:
Shakespeare nem is választhatott volna rosszabb hasonlatot az égi állandósággal
kapcsolatban…

(skyandtelescope.com)