• Gaia

Hoe ver is Polaris?

• 2024

Soms kom ik erachter dat iets dat duidelijk zou moeten zijn, iets dat we al lang hadden moeten weten, nog steeds niet zo bekend is.

Zoals bijvoorbeeld de afstand tot Polaris. Het is de 48ste helderste ster aan de nachtelijke hemel, en het is de Poolster . Van Cursus we weten hoe ver het is!

Behalve dat we dat tot voor kort niet deden. Maar nu doen we het!

En hier komen mijn favoriete woorden om te schrijven: OK, laat het me uitleggen.

Polaris wordt gevierd omdat het toevallig in de buurt van de hemelse noordpool ligt. Dit wordt bepaald door de draaiende aarde: als je precies op de noordpool van de aarde staat, staat de hemelpool recht omhoog, recht boven je. Omdat de aarde draait, lijkt de lucht rond dit punt te draaien (of de hemelse zuidpool als je ten zuiden van de evenaar woont). Toevallig bevindt zich een redelijk tot middelhoge heldere ster heel dicht bij deze plek: Alpha Ursae Minoris. Als je deze ster kunt zien, kun je het noorden vinden, waardoor het een behoorlijk belangrijk kosmisch oriëntatiepunt is. Zijn positie is waarom we het tenslotte Polaris noemen.

hoe je je verliefdheid kunt manifesteren om je leuk te vinden

Hier, laat deze man het uitleggen:

Dus Polaris is belangrijk vanwege: waar het is... maar het blijkt belangrijk te zijn vanwege wat het is te. Polaris is een variabele ster die in de loop van de tijd zijn helderheid op en neer verandert. De verandering is niet enorm, minder dan 20%, en het gaat van zwakker naar helderder en weer terug om de vier dagen of zo. De helderheid varieert omdat Polaris gedeeltelijk fysiek groter en kleiner wordt. Het mechanisme is een beetje ingewikkeld , en heeft te maken met helium in de atmosfeer van de ster dat energie absorbeert, maar het belangrijkste is dat het helderder wordt als het groter wordt en dimt als het krimpt.

Sterren die dit doen heten Cepheïden variabelen, na de eerste ontdekt, Delta Cephei . Zij zijn kritisch belangrijk voor de astrofysica, omdat het werd ontdekt (door astronoom) Henrietta Swan Leavitt in 1908) dat de tijd die een Cepheïde-variabele nodig had om door zijn helderheid te bladeren was gerelateerd aan zijn absolute helderheid , hoeveel energie het afgeeft. Dat betekent dat als je de periode kunt meten, je de helderheid ervan kunt krijgen. Als je dan meet zijn klaarblijkelijk helderheid van de aarde, je kunt de afstand krijgen . Sterren dimmen met afstand door een goed begrepen wet, dus als je de schijnbare en absolute helderheid hebt, boem. Afstand gevonden.

Ursa Minor zou gewoon een ander sterrenbeeld zijn dat over het hoofd wordt gezien als het de top van de hemel niet binnen zijn grenzen zou houden. Credit: Rogelio Bernal Andreo

En dat is de sleutel. Cepheïden zijn massieve, lichtgevende sterren, zo helder dat ze in andere sterrenstelsels te zien zijn. Als je de helderheidsverandering van een Cepheïde in een ander sterrenstelsel kunt meten, kun je de afstand tot dat sterrenstelsel vinden! Dat is precies wat Edwin Hubble en zijn team in het begin van de 20e eeuw deden, waarmee ze aantoonden dat sterrenstelsels heel, heel ver weg waren, iets waar tot dan toe fel over werd gedebatteerd.

We gebruiken nog steeds Cepheïden als basis van de extragalactische afstandsschaal. We hebben veel andere manieren om afstanden tot sterrenstelsels te meten, maar in wezen zijn ze afhankelijk van het feit dat we Cepheïden in nabije sterrenstelsels zien en deze gebruiken om de andere methoden te kalibreren. Dat is in feite een van de belangrijkste redenen waarom de Hubble-ruimtetelescoop is gebouwd! Het kan veel Cepheïden in nabije sterrenstelsels zien, evenals andere soorten sterren en objecten (zoals exploderende sterren) die worden gebruikt om de afstand tot verderaf gelegen sterrenstelsels te meten.

En nu zie je waarom Polaris zo belangrijk is. Het is de dichtstbijzijnde Cepheid-variabele bij de aarde, dus het is belangrijk om de afstand te kennen.

Gebruik makend van parallax en andere methoden hebben tegenstrijdige resultaten opgeleverd, met gerapporteerde afstanden van 320 tot meer dan 800 lichtjaar! De beste hebben de neiging om rond 430 lichtjaar te clusteren, maar met enige onzekerheid.

Maar nieuw werk kan dit aanzienlijk hebben vastgespijkerd . Astronomen keken naar de gegevens van de missie Gaia van de European Space Agency, die meer dan een miljard sterren observeert (ja, miljard ) om hun helderheid, posities en kritisch de veranderingen in hun posities in de tijd vast te leggen. Dit bepaalt de parallax van de ster (hoe dat werkt leg ik uit in .) Spoedcursus astronomie: afstanden ), en daaruit halen we de afstand.

Ironisch genoeg is Polaris eigenlijk te helder om met Gaia te meten! Het overmeestert de detectoren, die zijn ontworpen om naar zwakkere sterren te kijken. Ik heb echter een beetje tegen je gelogen: Polaris is niet één ster; het is eigenlijk drie : een hete, lichtgevende superreus met een koelere (hoewel nog heter dan de zon) ster die eromheen draait, en een derde ster die verder weg om het binaire paar draait. De superreus is degene die pulseert.

Het goede nieuws is dat de ster verder weg, Polaris B genaamd, zwak genoeg is om door Gaia te worden gemeten. Het blijkt 447,08 lichtjaar van de aarde verwijderd te zijn. Interessant genoeg geeft dit aan dat Polaris B helderder is dan verwacht voor een ster in zijn soort; het kan zelf een binair getal zijn, of een samengevoegd binair (waarbij de twee samenstellende sterren fysiek samensmelten om een ​​enkele ster te vormen).

Maar dit betekent dat we ook de afstand tot Polaris Aa, de superreus, kennen! En dat betekent dat we nog meer interessante kenmerken kunnen vinden. Zijn grootte aan de hemel (hoe groot hij eruitziet) is gemeten met behulp van interferometrische technieken, en met de afstand kunnen we bepalen dat hij fysiek 46 keer groter is dan de zon. dat is groot . Maar dan is het een superreus. Het heeft ook ongeveer 6,5 keer de massa van de zon en is ongeveer 2500 keer helderder. Dus ja, het is een beest.

Bovendien blijkt dat er meer dan één soort cepheïde is (en in werkelijkheid het wordt behoorlijk ingewikkeld ), en dit beïnvloedt hun periode-helderheidsrelatie. Het was niet bekend wat voor soort Polaris is, maar de nieuwe afstand legt dit vast en kan worden gebruikt om astronomen te helpen de verschillende soorten Cepheïden te begrijpen.

Ik vind dit natuurlijk allemaal fascinerend voor de wetenschap, maar ook voor de implicaties. Polaris is al eeuwenlang de poolster (maar niet altijd; de aarde wiebelt terwijl ze draait , die eens in de 26.000 jaar een volledige schommeling maakt, en die de noordelijke hemelpool in een grote cirkel rond de hemel beweegt) en is historisch gezien een navigatiebaken geweest, van cruciaal belang voor wereldwijde verkenning. En toch was onze kennis van de ster zelf vaag, allemaal omdat we echt niet wisten hoe ver weg hij was.

En nu doen we dat. En het is dankzij Gaia… en nogmaals, ik moet me afvragen. Wat anders zal deze enorme database met sterreninformatie van Gaia voor ons in petto hebben? Welke andere astronomische schatten wachten erop om ontdekt te worden?