Полярна зірка у сузір’ї Малої Ведмедиці
Полярна зірка в сузір'ї Мала Ведмедиця (α UMI, α Малої Ведмедиці), є найяскравішою зіркою в сузір'ї, її також називають іноді дороговказом, через те, що завжди вказує північ. Вона розташована дуже близько до північного полюса небесного світу, що робить його нинішньою північною Полярною зіркою.
Загальний опис
Полярна зірка більше Сонця і містить головне світило Umi Аа і два невеликих супутника, Umi B і Umi Ab, а також два віддалені компоненти Umi С і Umi D. Зірка UMi B була виявлена в 1780 році астрономом Вільямом Гершелем. Сузір'я, до якого вона входить, називається Мала Ведмедиця, і дуже популярна у любителів астрономії. Будучи одним із найпомітніших астеризмів, поряд із Великою Ведмедицею, поясом Оріона та Кассіопеєю.
Зірки Малої ведмедиці. Коло — добове коло, яке описує Полярна навколо Північного полюса світу.
Сузір'я Мала Ведмедиця дітям дуже подобається, не тільки через можливість дізнатися про зоряне небо, а й через чудові легенди Грецької міфології пов'язані з ними. І тому відповідь на питання, в якому сузір'ї знаходиться Полярна зірка, знають багато дітей. І ще вона для Північного спостерігача взимку висить практично над головою. А на північному полюсі видно у зеніті. Однак, у телескоп зірка не блищить красою, поряд з нею немає гарних туманностей та галактик, але на карті зоряного неба вона завжди допомагає орієнтуватися.
Точна відстань до Землі
Однією з гарячих тем є визначення відстані до неї, адже досі ми не знаємо, наскільки віддалена Полярна зірка від Землі. За останніми даними, відстань до Полярної, приблизно 434 світлові роки або 133 парсек. Але деяківчені припускають, що вона може бути на 30% ближче до нас. Альфа Малої ведмедиці найближчою змінною цефеїдою до Землі, тому її фізичні параметри мають вирішальне значення для астрономічної шкали відстаней.
Будова зіркової системи Полярної
Альфи альфи Малої Ведмедиці, знімок телескопа Хаббл
α UMi Аа або Полярна зірка, відома тим, що в 4,5 рази більше Сонця за масою та має спектральний клас F7, що відносить її до надгігантів (Ib). Це перша класична цефеїда, яка мала можливість виміряти масу безпосередньо, завдяки наявності супутників.
Два менших супутника: α Umi B, важить 1,39 маси Сонця і має спектральний клас F3, знаходяться на відстані 2400 а. 1,26 сонячних мас. Є також два дальні компоненти Umi С і Umi D, але вони фізично не пов'язані з Полярною.
Система Полярної зірки, малюнок
Туманність навколо Полярної знята на довгій витримці
Фізичні характеристики її дуже пересічні для надгіганта. У невеликий телескоп і навіть бінокль зірка показує свій жовтуватий колір, це може декого здивувати, адже всі звикли думати, що вона біла. Вона лише трохи гарячіше нашого Сонця: температура її поверхні коливається близько 6000 К. Однак на цьому подібність закінчується.
Як і безліч інших сонців, які ми бачимо на небі неозброєним оком, Полярна зірка яскравіша за Сонце, якби ми їх змогли спостерігати з однакової відстані. Дослідження її спектру показали, що вона належить до класу надгігантів. Її діаметр у 23 рази більший ніж у нашого Сонця, а світність більша у 2500 разів! Навіть Сіріус їй програє у суху.
Матеріали на тему
Сузір'я Мала Ведмедиця
Однак тут криється каверза, через те, що астрономи достовірно не можуть обчислити відстань до альфи Малої Ведмедиці, оцінки яскравості та температури можуть варіювати.
Життя надгіганта
За мірками Сонця, вона досить нетривала і настає відразу після вичерпання водню у її ядрі. Надгіганти - майже завжди старі об'єкти, що сильно проеволюціонували. Це не означає, що вони старі за віком, це відноситься до їх життєвого циклу, який на відміну від Сонця вже добігає кінця.
Сьогодні ми можемо припустити, що у своєму минулому Полярна зірка в галактиці Чумацький шлях була досить яскравим блакитним світилом спектрального класу Β. Її маса приблизно в 5 разів, а її радіус у 3,5 рази більший за Сонячний. Температура її поверхні була близько 18000 К, що втричі більше за Сонячну. Але це було у минулому, а зараз її фізичні параметри зовсім інші (див. вище).
Змінна зірка
Полярна це надгігант основним компонентом, якою є класична змінна цефеїда. Оскільки цефеїди є важливим стандартом для визначення відстані, аkmaf Малої Ведмедиці, як найближча цефеїда, значною мірою вивчена та проаналізована багатьма поколіннями астрономів. Мінливість її підозрювали з 1852 року, згодом ця зміна була підтверджена Ейнаром Герцшпрунгом у 1911 році.
Вимірювання її блиску та амплітуди
Зменшення амплітуди 4-денного блиску протягом 100 років
Дізнатися амплітуду та період варіацій змогли з моменту відкриття. До 1963 року амплітуда зміни блиску була понад 0,1 зоряної величини і поступово зменшувалась. Після 1966 року вона знизилася дуже швидко, доки не стало менше0,05 зоряної величини і з того часу змінюється хаотично поблизу цього діапазону. За вимірами період зміни блиску - близько 3,97 днів і нині зростає. Період збільшувався досить стійко по 4 секунди на рік до 1963 року. Потім він залишався незмінним протягом 3-х років, і почав зростати лише 1966 року. Поточні вимірювання показують послідовне підвищення на 32 секунди на рік.
Дослідження показують, що сьогодні Полярна зірка на небосхилі в 2,5 рази яскравіша, ніж коли Птолемей спостерігав її.
Положення на діаграмі Герцшпрунга-Рессела
Астрономи знають безліч таких світил, як Полярна зірка, на зоряному небі вона не унікальна за своїми фізичними характеристиками. Вчені навіть виділили подібні світила в окремий клас цефеїди (вони були названі на честь прототипу зірки Цефея). Всі Цефеїди незважаючи на те, що мають схожі пульсації, не схожі один на одного, на відміну від нейтронних зірок, які майже на одне обличчя. Цефеїди мають різні розміри, маси, розрізняються за температурою і в них різні періоди пульсацій і амплітуди. Незважаючи на це всіх цефеїд поєднує одна цікава залежність: їх світність залежить від періодів їх пульсацій і чим більше світність, тим більше період пульсацій.
Як астрономи використовують цефеїди
Свого часу ця залежність яскравості та періодів пульсацій відіграла дуже важливу роль, оскільки вперше дозволило достовірно визначити відстань не лише до самих Цефеїдів, а й до інших галактик. Усього налічується близько 40 цефеїдів, які вважаються класичними та видно неозброєним оком. Чим відрізняється полярна зірка від інших, запитаєте ви? Крім того, що вона показує північ, вона ще найближча і найяскравіша до нас цефеїда. У зв'язку з тим, що ці змінні зірки використовуютьсяяк своєрідні астрономічні “лінійки” вчені дуже докладно і скрупульозно досліджують їх змінність.
Походження імені
Чому так називається Полярна зірка? Через свою важливість в астронавігації, адже полюс світу віддалений від неї на 0,7 градуса, також вона відома своїми численними іменами. Одна з найдавніших її назв — Cynosura, від грецького «хвіст собаки».
Роль як Полярна зірка
Який напрямок показує Полярна зірка? Оскільки Umi лежить майже на прямій лінії з віссю обертання Землі, вона вказує на Північний полюс світу. α Umi, розташування на небі її майже нерухоме і всі зірки у Північній півкулі обертаються навколо неї. Однак чи вона змінює візуально своє становище? Так, але з часом дуже тривалого часу, близько сотень років. Тому ми маємо таку ситуацію, коли вісь Землі та Полярна знаходяться на одній лінії і це широко використовується в навігації та для астрометрії.
Її переміщення небосхилом
Подібне фото можна зняти шляхом плавного збільшення масштабування об'єктива протягом декількох годин витримки.
Давайте розглянемо, як рухається Альфа Малої Ведмедиці зірка по небу. Її переміщення у майбутньому пов'язані з прецесією Земної осі. Уявна вісь полюса світу відійде від α Umi після 21 століття, і наступною Полярною стане Гамма Цефея приблизно в 41 столітті. Близько 2500 років до н. полюс світу був близьким до зірки Тубан (α Дракона), а під час античності до Кохаба (β Малої Ведмедиці). Грецький навігатор Піфей в прибл. 320 до н. описав небесний полюс як місце, позбавлене світил. Тим не менш, як одна з яскравих зірок, близьких до небесного полюса, була використана альфа Малої Ведмедиці, принаймні, починаючи з періоду пізнього середньовіччя.
Нині воназнаходиться всього в 0,7 градусах від полюса світу (це відповідає відстані 1,4 місячних дисків) і, отже, вона обертається навколо полюса в малому колі діаметром 1,5 градуса.
Галерея зіркових треків навколо Північного полюса Світу
Відстань
Багато недавніх робіт, присвячених обчисленню відстані, показують, альфа Малої Ведмедиці знаходиться на відстані 434 світлових років (133 парсек), ці дані узгоджуються з вимірами паралаксу від астрометричного супутника Гіппарх (Hipparcos). Старі оцінки відстаней часто були трохи меншими, а недавні дослідження на основі високоточного спектрального аналізу припускають, що вона знаходиться на 100 світлових років ближче до нас, ніж вважалося раніше. Полярна є найближчою змінною цефеїдою і її фізичні параметри мають вирішальне значення для всієї астрономічної шкали відстаней. Крім того, це єдина цефеїда, у якої стало можливо виміряти масу, завдяки зіркам-компаньйонам.
Вимірювання виконані Гіппархом
Космічний апарат Гіппарх, використовуючи метод вимірювання зоряного паралаксу (кутове зміщення об'єкта за рік) з 1989 по 1993 рік зробив вимірювання у мільйонів світил з точністю до 0,97 кутових мілісекунд (970 мікросекунд), і отримав точні дані по відстанях до множини їх рухів.
Матеріали на тему
Карта зоряного неба
Незважаючи на переваги астрометрії, виконаної Гіппархом, невизначеність даних вже відзначалася, і деякі дослідження ставлять під сумнів достовірністьвимірювання Гіппарху.
Наступним важливим кроком у високоточному вимірі паралаксу буде запуск та збір даних космічним апаратом Гайя, який був запущений у 2013 році та призначений для вимірювання зоряних відстаней з точністю до 20 мікросекунд дуги з 10% похибкою для 8000 далеких зірок. Гайя не зможе проводити вимірювання яскравих сонців, таких як альфа Малої Ведмедиці, але її дослідження допоможуть з уточненням становища інших зірок, які також служать як "міри" відстаней. Також у дослідженні брали участь радіотелескопи, які були використані для отримання точних вимірювань паралаксу на великих відстанях. Правда вони вимагають компактне радіоджерело, що знаходиться в тісному зв'язку з зіркою, яка зазвичай зустрічається досить рідко.
Таблиця відстаней до альфи Малої Ведмедиці