Polaris (Sarkcsillag) – az északi csillag: tulajdonságok és szerepe

Polaris (Sarkcsillag) — az északi csillag: felfedezés, fizikai tulajdonságok, navigációs szerep és jelentősége a Cepheid-változók és a csillagászati távolságskála szempontjából.

Polaris — ismertebb nevén a Sarkcsillag (Alpha Ursae Minoris) — az északi égbolt legismertebb észak felé mutató fényes csillaga. Könnyen felismerhető és különleges szerepe miatt évszázadok óta fontos iránytűként szolgál a földi navigációban és a csillagászatban.

Tartózkodási hely és navigáció

A legfényesebb csillag az Ursa Minor csillagképben. Majdnem közvetlenül a Föld Északi-sark felett áll, ezért a Földről nézve úgy tűnik, mintha mindig ugyanazon a helyen állna az égen. Ennek következtében az északi félteke tengerészei évszázadokon át a Sarkcsillagot használták, hogy megállapítsák, hol vannak az óceánon, és merre haladnak. A vízszintes szög (azaz a magasság a horizont fölött) nagyjából megegyezik a megfigyelő földrajzi szélességével, így a Polaris egyszerűen használható tájékozódásra.

Polaris megtalálásában gyakran segít az Ursa Major (Nagy Göncöl) "mutatócsillagai": a Göncölöd két külső csillaga egy egyenesen meghosszabbítva könnyen a Sarkcsillag felé mutat.

Csillagrendszer — többszörös rendszer

A Polaris valójában egy többtagú rendszer része. Van egy nagyon közeli törpe kettőscsillag és egy tágabb kísérő, a Polaris B, amely nagyjából 2400 AU távolságban kering a főkomponenstől. A Polaris B már szerény távcsővel is látható; William Herschel találta meg 1780-ban saját tükrös távcsövével. A közeli törpe, az Ab komponens létezését már korán, 1929-ben feltételezték, de csak a modern megfigyelések (pl. Hubble- és interferometriás mérések) tették lehetővé a közvetlen kimutatását és pályájának pontosítását. A közelkörű Ab olyan szoros pályán kering az A komponens körül, hogy vizuálisan nehéz lenne elválasztani azt — a keringési periódus néhány évtized nagyságrendű.

Fizikai jellemzők és változékonyság

A fő csillag, a Polaris A, egy sárga óriás/szuperóriás (klasszikus Cepheid változócsillag) — spektrális típusa általában F-típusú, a becsült tömege néhányszorosa a Napénak (a cikk elején szereplő értékek szerint ~4,5-szerese), és mérete is jóval nagyobb: a megadott átmérő például mintegy 45 millió kilométer. Mint klasszikus Cepheid, a Polaris fényereje időben változik: pulzációja periodikus, a periodusa körülbelül 3,97 nap. A fényesség-ingadozása viszonylag kis amplitúdójú (már évszázados megfigyelések óta is változott az amplitúdó), ezért néha nehezebb volt pontosan meghatározni a változás mértékét.

A Cepheid-változók különösen fontosak a csillagászat számára, mert a pulzációs periódus és a csillag valódi fényessége között szoros kapcsolat van (Leavitt-törvény). Mivel a Polaris a hozzánk legközelebbi klasszikus Cepheid, fizikai paraméterei és távolsága kritikus szerepet játszik az egész csillagászati távolságskála szempontjából — a Polaris segít a periódus-fényesség reláció kalibrálásában, amelyre a távoli galaxisok és kozmológiai távolságok becslésénél támaszkodnak.

Távolság és bizonytalanságok

Meglepő módon, viszonylagos közelségét tekintve, a Polaris pontos távolsága továbbra is vitatott. Számos újabban megjelent tanulmány a Polaris távolságát 434 fényévre (133 parszek) becsüli. Egyesek szerint azonban akár 30%-kal közelebb is lehet. Ez a különbség nem jelentéktelen: ha a Polaris lényegesen közelebb van, az befolyásolja a csillag belső szerkezetéről, tömegéről és lüktetési mechanizmusáról alkotott modelljeinket, és ezáltal a Cepheidek periódus-fényesség relációjának kalibrációját is.

Csillagprecesszió és a "Sarkcsillag" státus változása

Bár ma a Sarkcsillag a Polaris, ez nem volt mindig így. Az égbolt azon pontja, amelyre a Föld északi pólusa mutat, az idők során lassan vándorol — ezt a jelenséget nevezzük csillagprecessziónak. Például Kr. e. 3000 körül a Drakó csillagképében található Thuban volt az északi pólus közelében, és ezért akkoriban azt tekintették "északi csillagnak". A Polaris csak Kr. u. 500 körül vált a legközelebbi fényes csillaggá a pólus mellett. A Polaris állapota tovább változik: valamikor 2102-ig közelebb kerül a Föld északi pólusa fölé, majd ismét távolodni kezd; nagyjából Kr. u. 3000-ig marad közel a pólushoz, aztán a precesszió más csillagokat emel a pólus közelébe.

Kulturális és gyakorlati megjegyzések

• A Polaris történelmi és kulturális jelentősége nagy: irodalmi utalásoktól a navigációs hagyományokig sok területen megjelenik.
• A déli féltekén nincs olyan fényes csillag, amely a Polaris szerepét betöltené: a déli pólus környezetében található csillagok általában jóval halványabbak, ezért nincs könnyen használható "déli Sarkcsillag" – a legközelebbi megfelelőt néha Sigma Octantisnek nevezik, de az túl halvány a gyakorlati navigációhoz.

Összefoglalva: a Polaris több szempontból is különleges — közeli Cepheidként, többszörös csillagrendszer tagjaként és az északi égbolt legfontosabb tájékozódási pontjaként. Mindazonáltal fizikai paraméterei és távolsága ma is aktív kutatás tárgya, mivel pontosabb ismerete fontos következményekkel jár a csillagászati távlatok és távolságmérések számára.

Kérdések és válaszok

K: Mi a Sarkcsillag?

K: Hogyan használták a Polaris csillagot történelmileg?

K: A Polaris egy többszörös csillagrendszer része?

K: Mikor lett a Polaris a Sarkcsillag?

K: Mennyi ideig marad a legközelebb a Föld északi pólusa fölött egyenesen?

K: Milyen típusú csillag a Polaris A?

Kérdés: Létezik-e ennek megfelelő déli sarkcsillag?

Keresés betűvel