Polaris: Gwiazda Północna

Polaris, znana również jako Gwiazda Północna, Alpha Ursae Minoris lub Gwiazda Arkadii, jest najjaśniejszą gwiazdą w konstelacji Ursa Minor.

Polaris jest godna uwagi ze względu na to, że obecnie jest najbliższą jasną gwiazdą do północnego bieguna niebieskiego. Biegun wyznacza prawdziwą północ, co sprawia, że Gwiazda Północna jest ważna w nawigacji, ponieważ wysokość gwiazdy nad horyzontem ściśle odpowiada szerokości geograficznej obserwatora.

Gwiazda Północna ma reputację jasnej, ale nie należy do pierwszej dziesiątki, a nawet pierwszej czterdziestki najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Jest tylko 48. najjaśniejszą gwiazdą, a swoją reputację zawdzięcza temu, że jest najbliższą stosunkowo jasną (drugiej magnitudo) gwiazdą północnego bieguna niebieskiego.
Polaris jest również gwiazdą, która wyznacza koniec uchwytu Małego Chochlika. Jest oddalona od Ziemi o około 434 lata świetlne lub 133 parseki.

Polaris ma wiele różnych nazw, w tym Gwiazda Północna, Gwiazda Polarna, Lodestar, Gwiazda Przewodnia i Cynosūra, pochodząca od greckiego κυνόσουρα oznaczającego „ogon psa”. W czasach starożytnej Grecji Ursa Minor była brana za symbol psa, a nie niedźwiedzia.

Większość nazw używanych dla Alpha Ursae Minoris (Alpha UMi) odzwierciedla rolę gwiazdy jako gwiazdy biegunowej. Sama nazwa Polaris jest elipsą od Stella Polaris, co po łacinie oznacza „gwiazda biegunowa”. W języku łacińskim gwiazda ta jest również znana jako Stella Maris, czyli „gwiazda morska”. W średniowiecznej astronomii islamskiej, Polaris była znana jako Mismar, co oznacza „igła” lub „gwóźdź”, al-kaukab al-shamaliyy lub „gwiazda północna,” i al-kutb al-shamaliyy lub „północna oś (lub wrzeciono).”

Alpha Ursae Minoris jest nieco poza biegunem, co sprawia, że okrąg wokół niej ma około 1,5 stopnia szerokości. W wyniku trwającej 26 000 lat precesji osi Ziemi, biegun niebieski obecnie zbliża się do Polaris. Kiedy osiągnie separację 14 minut łuku około roku 2105, biegun znów zacznie oddalać się od gwiazdy. W końcu inna gwiazda przejmie rolę nawigacyjnego punktu odniesienia dla prawdziwej północy.

LOKALIZACJA

Jak znaleźć Gwiazdę Północną

Ponieważ Mały Chochlik nie jest wystarczająco jasny, aby można go było zobaczyć z obszarów, gdzie jest zbyt duże zanieczyszczenie światłem, najłatwiejszym sposobem na zlokalizowanie Gwiazdy Północnej jest użycie gwiazd większego i jaśniejszego Wielkiego Chochlika w pobliskim gwiazdozbiorze Ursa Major.

Gwiazdy Dubhe i Merak w Ursa Major, znane również jako Pointery, są najłatwiejszym sposobem na znalezienie Polaris. Są to dwie jasne gwiazdy, które obrysowują zewnętrzną część misy Wielkiego Chochlika. Wyobrażona linia przechodząca przez te gwiazdy prowadzi bezpośrednio do Gwiazdy Polarnej. Polaris znajduje się w odległości około pięć razy większej niż odległość między gwiazdami Pointera. Jest to pierwsza jasna gwiazda w tym kierunku.

Wielki Chochoł wykonuje okrążenie wokół Polaris co 23 godziny i 56 minut, przy czym gwiazdy Wskazujące zawsze wskazują na Gwiazdę Północną.

Jedynymi pobliskimi jasnymi gwiazdami, które są łatwo widoczne są Kochab i Pherkad, które również są częścią Małego Chochlika. Te dwie gwiazdy znane są jako „Strażnicy Bieguna”, ponieważ wydają się maszerować wokół Gwiazdy Północnej jak wartownicy.

Polaris wyznacza koniec rączki Małego Chochlika, lub czubek ogona Mniejszej Niedźwiedzicy. Gwiazdy Małego Chrapka są stosunkowo słabe i można je dostrzec bez lornetki tylko w dobrych warunkach, przy czystym niebie, bez zanieczyszczenia światłem i przy niewielkim lub żadnym świetle Księżyca.

Gwiazda Polarna

Polaris leży prawie w bezpośredniej linii z osią obrotu Ziemi, czyli prawie dokładnie „nad” biegunem północnym. Gwiazda jest prawie nieruchoma, a wszystkie inne gwiazdy na północnym niebie pozornie obracają się wokół niej. Gwiazda Północna nigdy nie wschodzi ani nie zachodzi w nocy, lecz pozostaje w prawie tej samej pozycji nad północnym horyzontem przez cały rok, podczas gdy inne gwiazdy wydają się krążyć wokół niej. Dla obserwatorów na biegunie północnym, gwiazda leży bezpośrednio nad głową. Dla obserwatorów w Nowym Jorku znajduje się ona 41 stopni nad północnym horyzontem, co odpowiada szerokości geograficznej miasta. Dla obserwatorów na równiku, Polaris znajduje się tuż nad horyzontem. Im dalej na północ, tym gwiazda znajduje się wyżej na niebie i spada poniżej horyzontu dla obserwatorów na półkuli południowej.

Polaris była używana jako gwiazda biegunowa przez nawigatorów co najmniej od późnej starożytności. Obecnie znajduje się w odległości 0,7° od bieguna i krąży wokół niego po małym okręgu o średnicy około półtora stopnia.

Polaris nie zawsze była Gwiazdą Północną. Około roku 2500 p.n.e. biegun niebieski znajdował się w pobliżu Thuban, położonego w gwiazdozbiorze Draco. Około roku 400 p.n.e. biegun znajdował się bliżej Kochaba, Beta Ursae Minoris, niż Alfa UMi. Około roku 14 000 znacznie jaśniejsza Wega w gwiazdozbiorze Liry będzie najbliższą gwiazdą bieguna.

Polaris dokona najbliższego zbliżenia do bieguna 24 marca 2100 roku, kiedy to zbliży się do niego na odległość zaledwie 27,15 minut łuku. Po XXI wieku biegun niebieski oddali się od Polarisa i w 41 wieku zbliży się do Gamma Cephei w konstelacji Cefeusza.

W przeciwieństwie do północnego bieguna niebieskiego, biegun na półkuli południowej nie ma jasnej gwiazdy na tyle blisko, by można ją było nazwać gwiazdą polarną, ani nie będzie jej miał przez następne 2000 lat. Najbliższą gwiazdą bieguna południowego jest Sigma Octantis, znajdująca się w konstelacji Oktanów. Z wizualną magnitudą 5,45, ledwo można ją dostrzec bez lornetki, co nie czyni jej zbyt użyteczną w nawigacji.

SYSTEM GWIAZD

Polaris nie jest pojedynczą gwiazdą, lecz układem wielu gwiazd. Główny składnik, Alpha Ursae Minoris Aa, jest wyewoluowaną żółtą gwiazdą supergigant należącą do klasy widmowej F7. Jest 2500 razy bardziej jasna niż Słońce, 4,5 razy masywniejsza i ma promień 46 razy większy niż Słońce. Gwiazda jest klasyfikowana jako zmienna cefeidalna, wykazująca pulsacje w okresie około czterech dni.

Polaris A jest klasyczną zmienną cefeidalną Populacji I. Jest najjaśniejszą zmienną cefeidalną na niebie. Zmienne Cefeidy są gwiazdami, których astronomowie używają do mierzenia odległości do galaktyk i gromad. Jasność Gwiazdy Północnej zmienia się o 0,03 magnitudo w ciągu 3,97 dnia. Jej zmienność była teoretyzowana od 1852 roku, ale nie została potwierdzona aż do 1911 roku, kiedy duński astronom Ejnar Hertzsprung potwierdził zmienność.

Amplituda i okres zmienności Polarnej A nie pozostały takie same od czasu odkrycia. Przed 1963 rokiem amplituda wynosiła więcej niż 0,1 magnitudo i powoli malała. Po 1966 roku zmniejszyła się dość gwałtownie, aż osiągnęła 0,05 magnitudo, i od tego czasu była nieregularna, ale utrzymywała się w tym przedziale. Okres wahań wzrastał mniej więcej równomiernie do roku 1963, kiedy to utrzymywał się na stałym poziomie przez 3 lata, a następnie zaczął ponownie wzrastać. Obecnie pomiary wykazują stały wzrost o 3,2 sekundy na rok.

Alpha Ursae Minoris Aa ma dwie towarzyszki. Ta bliższa supergigantowi, oznaczona jako Alpha Ursae Minoris Ab, jest karłem należącym do klasy widmowej F7. Leży w średniej odległości 17 jednostek astronomicznych, a jej okres orbitalny wynosi około 29,6 roku. Gwiazda ma wysoce ekscentryczną orbitę, która przenosi ją pomiędzy 27 a 6,7 jednostek astronomicznych od składnika pierwotnego.

Gwiazda bardziej oddalona od supergiganta, oznaczona jako Alpha Ursae Minoris B, leży w odległości 18 sekund łuku. Jest to gwiazda karłowata o klasyfikacji gwiazdowej F3 1.4. Jest oddalona od Polaris A o co najmniej 2400 jednostek astronomicznych, a jej okres orbitalny wynosi co najmniej 42 000 lat. Polaris B została odkryta przez Williama Herschela w 1780 roku. Można ją dostrzec w skromnym teleskopie.

Polaris ma również dwie bardziej odległe towarzyszki, Alfa UMi C i Alfa UMi D.

Polaris jest najjaśniejsza w małym półkolu gwiazd znanym jako „Pierścień Zaręczynowy”. Gwiazdy leżą w polu o szerokości sześciu stopni.

Północny Biegun Niebiański leży mniej więcej w połowie drogi między Polaris a Lambda UMi.

Binarna natura Polaris A została potwierdzona w 1929 roku po zbadaniu widma gwiazdy. Wszystkie trzy składniki układu gwiazdowego zostały ujawnione na obrazach Hubble’a w styczniu 2006 roku.

Polaris może być dziś 2,5 razy jaśniejsza niż wtedy, gdy grecki astronom Ptolemeusz obserwował gwiazdę, według najnowszych badań kierowanych przez Scotta Engle’a z Villanova University w Pensylwanii.

Badania, oparte na zapisach historycznych i przedstawione w sesji plakatowej na spotkaniu American Astronomical Society w Waszyngtonie, D.C, w styczniu 2014 roku, ujawniły, że gwiazda zmieniła się z trzeciej do drugiej magnitudo od czasów Ptolemeusza. Engle i jego zespół wykorzystali historyczne pomiary gwiazdy wykonane przez Ptolemeusza w roku 137, perskiego astronoma Al Sufiego w 964 roku, duńskiego astronoma Tycho Brahego w XVI wieku i innych.

Polaris: Alpha Ursae Minoris
Konstelacja: Ursa Minor
Odległość: 325 – 425 lat świetlnych (99 – 129,5 parseków)
Współrzędne:
Alpha Ursae Minoris A – 02h 31m 49,09s (prawe wzniesienie), +89°15’50.8″ (deklinacja)
Alpha Ursae Minoris B – 02h 30m 41,63s (prawe wzniesienie), +89°15’38.1″ (deklinacja)
Magnitudo pozorne: 1,98v (Alpha Ursae Minoris Aa), 9,2 (Alpha Ursae Minoris Ab), 8,7 (Alpha Ursae Minoris B)
Magnitudo absolutne: -3,6 (Alpha UMi Aa), 3,6 (Alpha UMi Ab), 3,1 (Alpha UMi B)
Klasa widmowa: F7Ib (Alpha UMi Aa), F6V (Alpha UMi Ab), F3V (Alpha UMi B)
Typ zmienny: Klasyczna cefeida (Alpha UMi Aa)
Masa: 4,5 masy Słońca (Alfa UMi Aa), 1,26 (Alfa UMi Ab), 1,39 (Alfa UMi B)
Radius: 46±3 promienie słoneczne (Alfa UMi Aa), 1.04 (Alfa UMi Ab), 1.38 (Alfa UMi B)
Światłość: 2500 luminancji słonecznych (Alfa UMi Aa), 3 (Alfa UMi Ab), 3.9 (Alfa UMi B)
Temperatura: 6,015 K (Alfa UMi Aa), 6,900 (Alfa UMi B)
Oznaczenia: Polaris, Alpha Ursae Minoris, Gwiazda Północna, 1 Ursae Minoris, Cynosura, Alruccabah, Gwiazda Arkadii. Navigatoria, Yilduz, Mismar, HR 424, BD +88°8, HD 8890, SAO 308, FK5 907, GC 2243, ADS 1477, CCDM 02319+8915, HIP 11767

.