- Musimy żebrać, pożyczać i kraść - żartuje astronom Scott Engle na temat starań, jakie wraz z kolegami prowadzi, żeby zdobyć nowe obserwacje i zdjęcia Gwiazdy Polarnej. Badacze są zmuszeni pozyskiwać je od amatorów, którzy posługują się odrobinę przestarzałym sprzętem. Wszystko przez to, że rosnąca od okołu dwustu lat jasność Polaris stała się zbyt silna dla superczułych nowoczesnych instrumentów.
Już w dawnych wiekach ludzie zauważyli, że Gwiazda Polarna stanowi stały punkt wśród zmieniających się w ciągu nocy układów ciał niebieskich na niebie. Znajduje się prawie idealnie na przecinającym nieboskłon przedłużeniu osi ziemskiej i jest widoczną gołym okiem gwiazdą położoną najbliżej bieguna północnego nieba. Gdybyśmy stanęli na ziemskim Biegunie Północnym, mielibyśmy ją dokładnie nad głową.
W ciągu nocnych godzin Polaris nie wschodzi, nie zachodzi ani nie wędruje po niebie, przez cały rok pozostając niemal w tym samym punkcie, podczas gdy położenie innych ciał niebieskich dookoła się zmienia. To znaczy, że o każdej porze nocy i w dowolnej porze roku można ją łatwo znaleźć i zawsze będzie ona wskazywać kierunek północny. Dlatego przez cale stulecia jej widok był pokrzepieniem i pewną wskazówką dla podróżujących.
Rozjaśnia się coraz mocniej
Z badań astronomów wynika jednak, że Gwiazda Polarna nie jest wcale tak niezmienna, jak przywykliśmy uważać. Przez ostatnich kilka dziesięcioleci jej blask był trochę przyciemniony. Teraz znowu zaczął się rozjaśniać. A w ciągu ostatnich dwustu lat te okresy rozjaśnienia stawały się coraz bardziej wyraziste.
- To było dość nieoczekiwane odkrycie - powiedział Scott Engle z Villanova University w Pensylwanii. Naukowiec przez ostatnich kilka lat badał wahania Gwiazdy Polarnej, m.in. kierując na nią "spojrzenie" Teleskopu Hubble'a, a także przewertował wiele dotyczących jej historycznych zapisów.
Cefeida o słabych impulsach
Od początków XX wieku naukowcy wiedzą, że to wyjątkowe dla nas ciało niebieskie należy do pulsujących obiektów nazywanych cefeidami. To gwiazdy zmienne pulsujące, czyli takie, których jasność zmienia się okresowo, a także nadolbrzymy, czyli obiekty o masie liczącej ok. 10-50 mas Słońca i promieniu większym nawet o 1500 od promienia Słońca.
Podejrzenia co do zmienności Polaris pojawiły się już w połowie XIX wieku. Jednak w przeciwieństwie do większości cefeid jej impulsy są bardzo małe. - Gdyby nie była tak popularna, aż do czasów współczesnych prawdopodobnie nie wiedzielibyśmy, że to cefeida - powiedział Engle.
Na początku lat 90. ubiegłego wieku naukowcy zauważyli, że znana z dużej jasności Gwiazda Polarna zaczęła blednąć. Na początku 2000 roku jednak jej blask znów się nasilił. Wtedy Engle i jego zespół postanowili dokładnie zbadać tę kwestię.
Przeczesali historyczne archiwa
Przede wszystkim zaczęli szukać innych pomiarów w dawniejszych zapisach. Porównywali znalezione informacje o Polaris z danymi o innych ciałach niebieskich pochodzącymi z tych samych teleskopów i instrumentów astronomicznych. W ten sposób prześledzili zmiany blasku badanej gwiazdy zachodzące przez lata. Ustalili, że w ciągu ostatnich stu lat jej jasność się zwiększała.
Kolejnym krokiem było określenie, jak daleko w przeszłość sięgał ten proces. Engle szukał wiedzy na ten temat w źródłach historycznych: obserwacjach duńskiego astronoma Tycho Brahego z XVI wieku oraz perskiego astronoma z X wieku Abd al-Rahaman al-Sufiego (Azofiego).
Według Englego, jeśli weźmiemy te informacje z przeszłości za dobrą monetę, w ciągu ostatnich dwóch stuleci Gwiazda Polarna pojaśniała około 2,5-krotnie. Nowoczesne interpretacje danych historycznych wskazują, że może być nawet 4,6 razy jaśniejsza niż w czasach starożytnych.
Najnowszy sprzęt się nie przydał
Po badaniu archiwaliów Engle ze współpracownikami nadal monitorowali rosnącą jasność Polaris. Okazało się nawet, że nowoczesny, bardzo czuły aparat cyfrowy CCD, którym chcieli zastąpić starsze urządzenie do utrwalania obrazów w teleskopie, jest zbyt "wrażliwy" na silny blask gwiazdy. Sytuacja zrobiła się nieco kłopotliwa, bo naukowcy byli zmuszeni pozyskiwać obserwacje od astronomów amatorów, którzy wciąż używali starszego sprzętu.
- Musimy żebrać, pożyczać i kraść, żeby znaleźć ludzi, którzy używają starszego sprzętu fotoelektrycznego - posumował ironicznie Engle dość nietypowe pragnienie wykorzystania narzędzi starszej generacji, które wymusiła w jego zespole sytuacja.
Podobne problemy pojawiły się, kiedy chcieli przeprowadzić obserwacje Gwiazdy Polarnej za pomocą Teleskopu Hubble'a. Nawet kiedy uzyskali na to zgodę, badacze ze stałego zespołu pracującego przy tym instrumencie nie byli do końca przekonani do tego pomysłu. Obawiali się, że silny blask gwiazdy może zaszkodzić wrażliwemu spektrografowi w teleskopie.
Stała, ale nie zawsze ta sama
W badaniach Englego i jego współpracowników pomocne okazały się historyczne zapisy obserwacji astronomicznych. Sięgnęli nawet do tych sprzed tysiąca lat. Czy wykorzystanie relacji jeszcze dawniejszych sprawiłoby, że ich analizy byłyby dokładniejsze? Raczej nie.
Obserwacje sprzed naszej ery w ogóle by się przy tej pracy nie przydały, bo dotyczyły innej gwiazdy. To, co określamy Gwiazdą Polarną, to w rzeczywistości kilka różnych obiektów. Przypomnijmy, że określa się tak widoczną gołym okiem gwiazdę położoną najbliżej bieguna północnego nieba, a na przestrzeni tysiącleci to się zmieniało.
Wszystko przez ruch bączka
Za to zamieszanie odpowiada zjawisko zwane precesją. Polega ono na zmianie kierunku osi obrotu obracającego się ciała. Wirując wokół pewnego kierunku w przestrzeni, zakreśla ono powierzchnię boczną stożka. Skomplikowane? Niekoniecznie, wystarczy przypomnieć sobie ruch dziecięcej zabawki nazywanej bączkiem.
Dokładnie tak samo porusza się Ziemia - jej oś "rysuje" wtedy na tle nieba okrąg. Trwa to około 26 tys. lat, a okres nazwa się rokiem platońskim. Precesji podlegają osie obrotu większości ciał niebieskich, w tym tym innych planet Układu Słonecznego.
Nad piramidami Polaris był Thuban
Za sprawą precesji co jakiś czas zachodzi zmiana na "stanowisku" Gwiazdy Polarnej, bo zmienia się obiekt najbliższy biegunowi północnemu nieba. Obecnie jest nią najjaśniejsza gwiazda konstelacji Małej Niedźwiedzicy (Małego Wozu). I to właśnie zmiany jasności tego obiektu prześledził zespół Englego.
Około 2700-2600 roku p.n.e., czyli w czasach powstawania piramid egipskich, Polaris był Thuban (alfa Draconis), gwiazda konstelacji Smoka. Z kolei w czasach platońskich, około 400 roku p.n.e., określenie Gwiazda Polarna należało do Kochaba, drugiej co do jasności gwiazdy Wielkiej Niedźwiedzicy.
Najbliższa zmiana w tej kwestii nastąpi około roku 2600, kiedy Polaris zostanie Alrai (gamma Cephei) z konstelacji Cefeusza. Około roku 7000 zmieni ją Alderamin (również z Cefeusza), a jego z kolei około roku 14000 Wega (z gwiazdozbioru Lutni), jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie. Jeśli nasza planeta doczeka roku 24000, Gwiazdą Polarną znów zostanie Thuban.
Autor: js/map / Źródło: space.com
Źródło zdjęcia głównego: Wikipedia/CC-BY/Steve Ryan