Gwiazda Polarna – jak wygląda jej powierzchnia

Naukowcy za pomocą interferometru Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) Array zidentyfikowali nowe szczegóły dotyczące rozmiaru i tego jak wygląda Gwiazda Polarna, znana również jako Polaris.

Jak tłumaczą astronomowie, biegun północny Ziemi wskazuje kierunek w przestrzeni wyznaczony przez Gwiazdę Polarną. Jest ona pomocna w nawigacjii, ale jest również niezwykłą gwiazdą samą w sobie. Jest ona najjaśniejszym członkiem układu potrójnego i jest gwiazdą zmienną pulsującą. Polaris staje się jaśniejsza okresowo, gdy jej średnica wzrasta i maleje w cyklu czterodniowym.

Polaris jest typem gwiazdy znanym jako zmienna cefeidalna. Astronomowie badacze używają tych obiektów jako „świec standardowych” (obiekt astronomiczny o znanej absolutnej wielkości gwiazdowej. Znając jasność absolutną oraz jasnością pozorną można wyznaczyć odległość do takiego obiektu), ponieważ ich prawdziwa jasność zależy od okresu pulsacji – jaśniejsze gwiazdy pulsują wolniej niż słabsze. To, jak jasny obiekt tego typu pojawia się na niebie, zależy od jego właściwości i odległości do niego. Ponieważ naukowcy znają prawdziwą jasność cefeidy na podstawie jej okresu pulsacji, mogą wykorzystać ją do pomiaru odległości do galaktyk i wnioskowania o tempie ekspansji Wszechświata.

Astronomowie z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, pod kierownictwem Nancy Evans obserwowali Polaris za pomocą optycznego interferometru CHARA składającego się z sześciu teleskopów w Mount Wilson w Kalifornii. Celem badania było zmapowanie orbity bliskiego, słabego towarzysza, który okrąża Gwiazdę Polarną co 30 lat. Nowe badania zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.

„Niewielka separacja i wysoki kontrast jasności między dwiema gwiazdami sprawiają, że niezwykle trudno jest dostrzec ten układ podwójny przy ich największym zbliżeniu” – mówi Evans.

CHARA Array połączył światło sześciu teleskopów rozmieszczonych na szczycie góry w Obserwatorium Mount Wilson, dzięki czemu działa jak 330-metrowy teleskop, aby wykryć słabego towarzysza, gdy przechodził blisko Polaris. Gwiazda Polarna została zarejestrowana za pomocą kamery MIRC-X zbudowanej przez naukowców z University of Michigan i Exeter University w Wielkiej Brytanii. Urządzenie to ma niezwykłą zdolność do rejestrowania szczegółów powierzchni gwiazd.

Badacze z powodzeniem śledzili orbitę towarzysza i zmierzyli zmiany wielkości cefeidy podczas jej pulsacji. Ruch orbitalny wykazał, że Gwiazda Polarna ma masę pięciokrotnie większą niż Słońce. Zdjęcia Polaris wykazały, że ma ona średnicę 46 razy większą niż nasza gwiazda. Obserwacje CHARA pozwoliły naukowcom po raz pierwszy zobaczyć, jak wygląda powierzchnia zmiennej cefeidy.

„Obrazy CHARA ujawniły duże jasne i ciemne plamy na powierzchni Polaris, które zmieniały się w czasie. Obecność plam i rotacja gwiazdy mogą być powiązane ze 120-dniową zmiennością zmierzonej prędkości” – zaznacza Gail Schaefer, dyrektor CHARA Array.

„Planujemy kontynuować obrazowanie Gwiazdy Polarnej w przyszłości. „Mamy nadzieję lepiej zrozumieć mechanizm, który generuje plamy na jej powierzchni” – podsumowuje John Monnier z University of Michigan.

Emil Gołoś