Algol, „Demoniczna Gwiazda”

Algol, druga najjaśniejsza gwiazda w północnym gwiazdozbiorze Perseusza, jest najlepszym przykładem zaćmiewającej gwiazdy zmiennej na całym niebie. W tym zwartym systemie gwiezdnym dwie gwiazdy krążą wokół wspólnego środka masy w rytmicznym i precyzyjnym tańcu grawitacyjnym, a wynikające z tego zaćmienie powoduje, że jasność gwiazdy zmienia się jak w zegarku w stopniu łatwo dostrzegalnym dla ludzkiego oka. I można to oglądać z własnego podwórka. Nie wymaga teleskopu.

Algol, skatalogowana również jako Beta Persei, leży jakieś 93 lata świetlne od Ziemi. Jak wiele gwiazd, jest to układ podwójny: gorąca niebiesko-biała gwiazda ciągu głównego o średnicy około trzy razy większej od naszego Słońca oraz chłodniejsza żółto-pomarańczowa gwiazda, która zaczęła się starzeć. Obie te gwiazdy znajdują się dość blisko siebie, zaledwie 1/20 odległości Ziemi od Słońca, więc obracają się szybko, dokładnie raz na 2,867 dnia. Takie blisko siebie położone gwiazdy podwójne są dość powszechne.

Ale w przeciwieństwie do wielu gwiazd podwójnych, płaszczyzna orbity Algola jest wyrównana do naszego punktu widzenia, co oznacza, że słabsza chłodna gwiazda częściowo blokuje jaśniejszą gorącą gwiazdę raz na obrót. To powoduje, że całkowita jasność tych dwóch gwiazd spada nagle o około 70%. A kiedy jaśniejsza gwiazda blokuje chłodną gwiazdę, całkowita jasność spada ponownie, ale o wiele mniejszą ilość w tym samym okresie.

Starożytni obserwatorzy gwiazd byli zaniepokojeni przez Algola, być może przez jego rytmiczne zmiany jasności. Jego nazwa pochodzi od arabskiego al Ghul, „Demon”, a w mitach greckich, Algol reprezentuje głowę Meduzy, wężowłosej gorgony, której głowę Perseusz wykorzystał do obrócenia morskiego potwora Cetus w kamień. Starożytni uważali również, że Algol reprezentuje nieszczęście. Poeta epicki Homer napisał o Algolu w Iliadzie: „…głowa Gorgony, upiorny widok, zdeformowany i straszny, i widok nieszczęścia”.

Ale starożytni dali gwieździe złą sławę. Wraz z pojawieniem się nowoczesnej nauki astronomowie dokonali bardziej precyzyjnych pomiarów zmian jasności Algola w XVII i XVIII wieku. Niektórzy astronomowie spekulowali, że zmienność ta jest spowodowana zaćmieniem, prawdopodobnie wywołanym przez dużą planetę okrążającą gwiazdę. W końcu, wraz z pojawieniem się spektroskopii pod koniec XIX wieku, astronomowie byli w stanie potwierdzić obecność dwóch gwiazd, które krążą wokół siebie, z których jedna jest słabsza od drugiej. Z czasem w układzie wykryto również znacznie słabszą trzecią gwiazdę; gwiazda ta krąży wokół dwóch jaśniejszych gwiazd co 1,85 roku.

Z naszego punktu widzenia wszystkie trzy gwiazdy znajdują się zbyt blisko, aby można je było obserwować bezpośrednio w teleskopie. Ale sprytne schematy obrazowania gwiazdy przy użyciu technik interferometrycznych pozwoliły rozwiązać problem dwóch głównych gwiazd i pokazać ich obrót (patrz poniżej).

Możesz zobaczyć Algola w akcji na własne oczy. Jest on dobrze widoczny w Perseuszu tuż na wschód od Mirfaka, najjaśniejszej gwiazdy w tej konstelacji. Kiedy nie jest w zaćmieniu, gwiazda ma jasność 2,2 magnitudo. Podczas szczytowego zaćmienia, gdy słabszy składnik częściowo zaćmiewa jaśniejszy, jasność spada zauważalnie do magnitudo 3,3. Zaćmienie zachodzi w ciągu około dziesięciu godzin od maksimum do minimum i ponownie do maksimum, więc jeśli czas jest odpowiedni, można zaobserwować spadek i wzrost jasności w ciągu jednej nocy, a także znaczącą zmianę jasności w ciągu zaledwie kilku godzin. Aby śledzić postęp zaćmienia, można porównać jasność Algola do pobliskich Epsilon (ε) Persei (magnitudo 2,9) i Gamma (γ) Andromedae (Almaak), która ma magnitudo 2,1. Ponownie, żaden teleskop nie jest wymagany.

Jak wspomniano, zaćmienia Algola pojawiają się co 2,867 dnia. Aby dowiedzieć się, kiedy dokładnie wystąpią w Twojej strefie czasowej, ta strona ma przydatne narzędzie do przewidywania dla Algola i kilku innych jasnych gwiazd zmiennych.

Miara jasności (lub magnitudo) gwiazdy zmiennej, takiej jak Algol, daje to, co nazywa się krzywą blasku. Zmienna zaćmieniowa daje charakterystyczną krzywą światła pokazaną poniżej. Głębokie obniżenie jasności to czas, gdy słaba gwiazda blokuje jasną gwiazdę. Kiedy jasna gwiazda blokuje słabą gwiazdę, widać płytsze obniżenie jasności.

Zaćmiewające gwiazdy podwójne takie jak Algol są czymś więcej niż tylko przelotną ciekawostką. Umożliwiają one również bezpośrednie określenie jasności i masy gwiazd, co pomaga astronomom udoskonalać teorie i modele matematyczne dotyczące funkcjonowania gwiazd. Jest to kolejny przykład na to, że natura bywa hojna: możemy zmierzyć prawdziwy rozmiar i jasność gwiazdy oddalonej o wiele bilionów mil po prostu dzięki uważnej obserwacji i dedukcji, a następnie wywnioskować z tych pomiarów właściwości tysięcy innych gwiazd. Nauka to piękna rzecz.