Księżyc w złączeniu z Hiadami, Plejadami, Marsem i Uranem.
26.01.2023
Opracował: dr Grzegorz Duniec, dr Marcin Kolonko CMM IMGW-PIB
Od 29 do 31 stycznia br. nasz naturalny satelita będzie sprawcą kilku ciekawych zjawisk. Seria niebiańskich zdarzeń rozpocznie się zakryciem Urana przez Księżyc, następnie Księżyc znajdzie się w pobliżu gromad otwartych Plejad a następnie Hiad i zakończy się zakryciem Marsa przez tarczę Księżyca (zjawisko niestety niewidoczne w naszych szerokości geograficznych). Zdarzenie będą rozgrywały na obszarze dwóch konstelacji Barana oraz Byka.
Baran (łac. Aries) to gwiazdozbiór nieba jesiennego oraz zimowego. Na sferze niebieskiej zajmuje obszar 441 stopni kwadratowych. Dwa tysiące lat temu w tym gwiazdozbiorze znajdował się punkt równonocy wiosennej. Obecnie w wyniku ruchu precesyjnego punkt Barana znajduje się na tle gwiazdozbioru Ryb. Przez obszar tej konstelacji przebiega 24,7° ekliptyki. Baran gości Słońce na swoim terenie w okresie od 18 kwietnia do 14 maja. Najjaśniejszą gwiazdą tego gwiazdozbioru jest α Ari zwana Hamal. Gwiazda Hamal oddalona jest o 66 ly, a jej typ gwiazdowy to K2 III [1].
Gwiazdozbiór Barana: źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Byk (łac. Taurus) to konstelacja widoczna z naszego terytorium naszego kraju od jesieni aż po wiosnę. Zajmuje większy obszar na sferze niebieskiej, bo aż 797 stopni kwadratowych. Przez obszar gwiazdozbioru Byka przebiega aż 36,7° ekliptyki. Słońce gości w jego granicach między 14 maja a 21 czerwca. W obszarze Byka znajdują się dwie bardzo ciekawe gromady otwarte. Plejady usytuowane na grzbiecie byka oraz tworzące zarys łba Hiady. Przy końcu rogów Byka położona jest mgławica Krab. Najjaśniejszą gwiazdą jest α Tau, czyli Aldebaran. Aldebaran jest odległo o 65 ly i ma typ widmowy K5 III [1].
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Źródło: Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
Gromada otwarta to grawitacyjnie związane nieregularne zbiorowisko gwiazd. Cechą charakterystyczną gromad otwartych jest to, że nie posiadają one zagęszczenia w obszarze centralnym [2]. Jak wskazują obserwacje takie nieregularne zbiorowisko gwiazd złożone jest z pewnej liczby gwiazd, której wartość waha się w szerokim zakresie. W obszarze objętości o promieniu 10 pc znaleźć się może od stu do tysiąca gwiazd. Gęstość przestrzenna gwiazd waha się w szerokim zakresie. Dla luźnych gromad w pc3 występuje zaledwie 0,25 gwiazd. Natomiast dla gromad zwartych gęstość jest większa i osiąga wartość tysiąca gwiazd w pc3 [3]. Odległość gwiazd gromadzie jest mniejsza w porównaniu z odległością gwiazd znajdujących się w galaktyce. Przykładem gromady luźnej o małej gęstości przestrzennej są właśnie bohaterki naszego wydarzenia, czyli Hiady. Hiady znajduję się w konstelacji Byka, a po wschodniej stronie odnaleźć można Aldebarana, najjaśniejszą gwiazdę konstelacji Byka (α Tauri), który do gromady Hiad już nie należy.
Źródło: Program „Periapsis”, Autor: Bartosz Wojczyński, Wydawca: AstroCD – Sylwia Substyk
Gromady otwarte są układami mniej związanymi grawitacyjne zatem są mniej stabilne. Narażone są na działanie sił przypływowych i rotacji różnicowej Galaktyki. Siły przypływowe mają jednak charakter niszczący, co prowadzi w dłuższej perspektywie czasowej do rozproszenia. Czas życia gromady otwartej to około 108-1010 lat. Luźna gromada otwarta zawiera znaczne ilości świecącej materii rozproszonej. Złożona jest ona głównie z gorących gwiazd znajdujących się w początkowym typie widmowym. Gromady o bardziej zwartej budowie zbudowane są z gwiazd bardziej zaawansowanych ewolucyjnie. Jak pokazuje analiza diagramu HR materia z których zbudowane są gromady nie wykazuje zbytniego zróżnicowania co oznacza podobieństwo w zakresie składu chemicznego oraz czasu ich powstania [3].
Źródło: Marcin Kubiak, Gwiazdy, wersja elektroniczna dostępna pod adresem: http://www.astrouw.edu.pl/~soszynsk/gwiazdy.pdf
Gromada Hiad to najbliżej położona względem Ziemi gromada otwarta. Pomiary odległości wykazały, że Hiady oddalone są od Ziemi o 46,3 pc. Z analizy diagramu barwa-jasność, wynika, że Hiady złożone są głównie z gwiazd ciągu głównego oraz z kilku olbrzymów. W gromadzie znajdują się także gwiazdy podwójne [4].
Diagram barwa-jasność Hiad, źródło: Hannau Karttunen, Pekka Kroger, Heikki OJa, Markku Poutanwen, Karl Johan Donner, Sixth Edition, Fundamental Astronomy, Springer, 2017
Członkowie gromady otwartej poruszają się mniej więcej z tą samą prędkością radialną i mają podobny ruch własny co sprawia, że gwiazdy tworzące gromadę poruszają się w tym samym kierunku z tą samą prędkością. Przykładem może być ruch własny gwiazd gromady otwartej Hiady [2,4].
Ruch własny Hiad, źródło: Hannau Karttunen, Pekka Kroger, Heikki OJa, Markku Poutanwen, Karl Johan Donner, Sixth Edition, Fundamental Astronomy, Springer, 2017
Drugą bohaterką niebieskiego spektaklu są Plejady. Plejady to także gromada otwarta, znajdująca się w gwiazdozbiorze Byka. Oddalona jest od Ziemi o 136 pc. Prawdopodobnie gromada otwarta Plejady złożona jest z co najmniej 500 gwiazd. Z diagramu HR dla Plejad wynika, że zbudowana jest ona głównie z gorących gwiazd znajdujących się we wczesnym stadium ewolucyjnym. Przypuszcza się, że wiek Plejad to ponad 100 mln lat. Gwiazdy wchodzące w skład Plejad to: Alkione, Keleno, Elektra, Tajgeta, Maja, Sterope I, Sterope II, Merope, Atlas, Plejone. Typ widmowy ww. gwiazd to B.
Źródło: Jerzy Kreiner, Astronomia z astrofizyką, wyd. II., Wydawnictwo Naukowe PWN, 1992.
Oprócz gromad otwartych występują także gromady kuliste charakteryzujące się symetrią sferyczną. W objętości o promieniu 20-50 pc znajduje się duża liczba gwiazd sięgająca setek tysięcy. W obszarach centralnych w pc3 znajduje się około 102-104 gwiazd [3]. Gromady otwarte są mniej stabilne niż gromada kulista (jak np. M13 w Herkulesie). Gromada otwarta istnieje przez dziesiątki czy setki milionów lat, natomiast gromada kulista jest tworem znacznie bardziej związanym i grawitacyjnie stabilnym. Może istnieć nawet przez miliardy lat. Znany był problem, kiedy wiek niektórych gromad kulistych był większy niż galaktyki, w której te gromady się znajdowały.
Plejady wraz z obłokami gazu, z którego powstały gwiazdy. Źródło: APOD.
Na zdjęciach Plejad (oznaczonych w katalogu Messiera jako M45) można znaleźć jeszcze ślady (obłoki) materii, z której ta gromada się wyłoniła. Plejady liczą łącznie kilkaset gwiazd a ich całkowita jasność oszacowana jest na około 1 magnitudo. Są w odległości niecałych 400 lat świetlnych od Słońca. Gromadę można dostrzec gołym okiem, jednak swój urok zaczyna roztaczać przy obserwacji przez lornetkę czy lunetę. Przy użyciu dokładnego atlasu można wyznaczyć zasięg posiadanego przez nas instrumentu.
Gromada otwarta Hiady. Widać, że gazu jest mniej niż w Plejadach (z racji większego wieku Hiad). Źródło: APOD.
Hiady natomiast liczą około 100 gwiazd, są bliżej niż Plejady – stąd rozmiar kątowy jest większy niż Plejad pomimo, iż są od nich mniejsze (fizycznie). Są od Plejad także dużo starsze – około miliarda lat. Dlatego też nie ma wokół nich pozostałości po obłoku materii z którego powstały.
Ujęcia mgławicy Orzeł w promieniowaniu widzialnym i w podczerwieni. Źródło: NASA.
Współcześnie obserwujemy narodziny gwiazd niemal „na gorącym uczynku” – dość wspomnieć zdjęcia tzw. filarów stworzenia w mgławicy Orzeł z Kosmicznych Teleskopów Hubble’a czy Jamesa Webba. Takie gwiazdotwórcze obszary są zdominowane przez gaz i pył, z którego stopniowo zapadają się i zaczynają świecić gwiazdy. Z czasem gaz zostaje wymieciony i powstaje asocjacja gwiazd podobna do Plejad a potem Hiad.
Zakrycie Urana przez Księżyc
29 stycznia 2023 roku o godzinie 4:57:06 (czas rozpoczęcia zjawiska podano dla Łodzi), rozpocznie się zakrycie Urana przez tarczę Księżyca. Niestety z terytorium naszego kraju zjawisko nie będzie widoczne, ponieważ Księżyc i Uran znajdować się już będą pod horyzontem. Księżyc zajdzie o 0114, Uran zaś o godzinie 0126. Księżyc będzie fazie księżyca garbatego rosnącego, 56 % jego tarczy będzie oświetlone. Uran oraz Księżyc znajdować się będą w konstelacji Barana. Zjawisko będą mogli obserwować mieszkańcy Alaski, Grenlandii, północno wschodniej Azji, Japonii, Arktyki [5].
Konfiguracja Księżyca i Urana w dniu 29 stycznia 2023 roku, tuż przed zachodem. Źródło: https://stellarium-web.org/
Konfiguracja Księżyca i Urana w dniu 29 stycznia 2023 roku, tuż przed rozpoczęciem zakrycia. Źródło: https://stellarium-web.org/
Poniżej przedstawiono przebieg zdarzenia.
Tuż przed rozpoczęciem przysłaniania tarczy Urana przez Księżyc w dniu 29 I 2023 o godzinie 04:57:05. Źródło: https://stellarium-web.org/
Podczas przysłaniania tarczy Urana przez Księżyc w dniu 29 I 2023 o godzinie 04:57:06. Źródło: https://stellarium-web.org/
Podczas przysłaniania tarczy Urana przez Księżyc w dniu 29 I 2023 o godzinie 04:57:08. Źródło: https://stellarium-web.org/
Chwila przed całkowitym przysłonięciem tarczy Urana przez Księżyc w dniu 29 I 2023 o godzinie 04:57:11. Źródło: https://stellarium-web.org/
Miranda tuż przed przysłonięciem przez Księżyc w dniu 29 I 2023 o godzinie 04:57:17
Chwila odsłonięcia księżyca Urana Umbriel, a w dniu 29 I 2023 o godzinie 05:36:53 oraz Ariela o godzinie 05:37:03. Źródło: https://stellarium-web.org/
Chwila rozpoczęcia odsłaniania tarczy Urana w dniu 29 I 2023 o godzinie 05:37:16. Źródło: https://stellarium-web.org/
Wyłanianie się Urana zza tarczy Księżyca w dniu 29 I 2023 o godzinie 05:37:20. Źródło: https://stellarium-web.org/
Chwila zakończenie zakrycia tarczy Urana przez tarczę Księżyca w dniu 29 I 2023 o godzinie 05:37:21. Źródło: https://stellarium-web.org/
Mars na tle gwiazdozbioru Byka (Taurus). W prawym górnym rogu zdjęcia widoczne Plejady. Mars (czerwony obiekt w centrum kadru) jest blisko Hiad (wizualnie luźniejszych niż Plejady). Przejście Księżyca na tle takich gromad potrafi być całkiem efektowne. Przesłaniane są kolejne gwiazdy w gromadach, dobrze jest mieć pod ręką precyzyjną efemerydę ruchu Księżyca po niebie (wynikającego z ruchu orbitalnego Księżyca wokół Ziemi). 30 stycznia, około godziny 1, Księżyc przetnie granicę gwiazdozbioru Byka.
Księżyc i Plejady
Księżyc w pobliżu Plejad będzie znajdował się 30 stycznia 2023 roku w godzinach dopołudniowych.
Położenie Księżyca względem gromady otwartej Plejady, 30 stycznia 2023 roku, w godzinach dopołudniowych. Źródło: https://stellarium-web.org/
Księżyc i Hiady
Księżyc w pobliżu Hiad będzie znajdował się 30 stycznia 2023 roku w godzinach wieczornych.
Położenie Księżyca względem gromady otwartej Hiady, 30 stycznia 2023 roku, w godzinach wieczornych. Źródło: https://stellarium-web.org/
Księżyc i Mars
W ubiegłym miesiącu Księżyc zakrył Marsa, w tym (na naszej szerokości geograficznej) przejdzie obok niego. Spektakl natomiast będą mogli podziwiać mieszkańcy południowego rejonu północnej Ameryki, centralnej Ameryki, północno zachodnich obszarów południowej Ameryki, na Kubie, Haiti i na Pacyfiku [5].
Położenie Księżyca względem Marsa, 31 stycznia 2023 roku, godzina 0614. Źródło: https://stellarium-web.org/
Mars i Plejady
W sierpniu 2022 roku Mars znajdował się w pobliżu gromady otwartej Plejady. Jak widać Mars nie był w złączeniu z gwiazdami należącymi do tej gromady. Pytanie jakie się nasuwa czy takie złączenie jest możliwe?
Położenie Marsa względem gromady otwartej Plejady, 28 sierpnia 2022 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/
Obecnie najjaśniejsza gwiazda z gromady Plejady, Alcyone (η Tau), znajduje się w odległości +4,051° od ekliptyki [5,8]. Podobnie jak cała gromada otwarta Plejady. Z mechaniki nieba wiadomo, że gdy Mars osiągnie długość ekliptyczną Alcyone jego orbita może osiągnąć ekstremalne wartości szerokości ekliptyczne w granicach od -1,97° do +2,47° [6], dla epoki 2000. Zatem w naszych czasach nie ma możliwości, aby Mars miał okultację z Alcyone. Mars zawsze znajdować się będzie w pewnej odległości i można go odnaleźć zawsze na południu od gwiazdy Alcyone. 20 stycznia 1991 roku Mars zbliżył się do η Tau na odległość 1°40’S od gwiazdy, i to była najmniejsza odległość w okresie 1501-2000 [8].
Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels IV, 2007, Willmann-Bell, Inc.
Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels IV, 2007, Willmann-Bell, Inc.
W wyniku zjawiska precesji, nutacji i ruchów własnych gwiazd współrzędne gwiazd zmieniają się. Podobnie położenie orbity Marsa się zmienia. Obecnie węzeł wstępujący orbity marsjańskiej znajduje się w pobliżu gwiazdy δ Ari. Oś węzłów orbity retrogradują 18’ na stulecie (względem stałego układu odniesienia) [8]. Peryhelium orbity marsjańskiej wypada w okolicach gwiazdy σ Aquarii. Linia apsyd tranzytuje ruchem dyrekcyjnym 27’ na stulecie (również względem stałego układu odniesienia) [8]. Również nachylenie płaszczyzny orbity planety względem płaszczyzny ekliptyki zmienia się. Obecnie inklinacja orbity maleje [8].
Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels IV, 2007, Willmann-Bell, Inc.
Uwzględniając powyższe okoliczności, w oparciu o symulacje numeryczne, stwierdzić należy, że obecnie odległość pomiędzy gwiazdą Alcyone a Marsem maleje. Jak się okazuje najmniejsza odległość zastanie osiągnięta 5 marca 7609 roku. Mars zbliży się na odległość 30” i będzie znajdował się na północ od gwiazdy η Tau [8].
Źródło: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels IV, 2007, Willmann-Bell, Inc.
Mini ciekawostki o Uranie
Uran jest już ciałem niebieskim, którego wielkość gwiazdowa sprawia, że planeta pozostaje na granicy widoczności ludzkiego oka (około 6 magnitudo) jako zielonkawa kropka. Oś planety jest nachylona pod kątem 98° (nachylenie równika do orbity), co skutkuje tym, że na planecie zachodzi zjawisko pór roku. Od 16 grudnia 2007 roku na półkuli północnej panuje jesień, zaś na półkuli południowej wiosna. Obecna pora roku będzie trwała aż do 19 kwietnia 2030 roku, kiedy to na półkuli północnej rozpocznie się astronomiczna zima, a na półkuli południowej lato [6].
Mgławica M1 w Byku. Źródło: APOD (Astronomical Picture of the Day).
Obiekty w obszarze konstelacji Byka
W gwiazdozbiorze Byka znajduje się także inny interesujący obiekt – mgławica Krab, M1. Jest to pozostałość wybuchu supernowej dostrzeżonego w kronikach arabskich, japońskich i chińskich w 1054 roku. Wybuch spowodował nagłe pojaśnienie jasnej gwiazdy, której jasność, jak przypuszcza się, przewyższała jasność Wenus i jak donoszą kroniki na dziennym niebie była dostrzegalna przez 23 dni, zaś na nocnym widoczna była przez dwa lata. Obserwacje wskazują, że mgławica rozszerza się z prędkością 1300 km/s, czyli średnica kątowa przyrasta średnio 0”,178 rocznie [7]. Mgławica oddalona jest od Ziemi o około 1900 pc.
Rotacja (i zmienność jasności) pulsara Krab w dużym zbliżeniu. Źródło: N.A.Sharp/NOIRLab/NSF/AURA.
W centrum mgławicy Krab odkryto jeden z najsłynniejszych pulsarów, zwanych też pulsarem Krab. Rotuje on około 33 razy na sekundę a sam obiekt jest wielkości miasta a masę ma rzędu masy Słońca. To oznacza, że jest supergęsty. Teoria pulsarów bardzo się rozwinęła, możemy nawet wyznaczać ich wiek metodą dynamiczną, z wynikiem też rzędu 1200 lat (więc zgodny co do rzędu z wiekiem z kronik – 970 lat). Cechą pulsarów jest także ultrasilne pole magnetyczne, rzędu biliona gausów.
Artystyczna wizja zlania się dwóch gwiazd neutronowych. Widoczne silne zakrzywienia czasoprzestrzeni prowadzące ostatecznie do powstania czarnej dziury i zmarszczek czasoprzestrzeni – fal grawitacyjnych, mogących się propagować na ogromne odległości. Źródło: National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet, Astronomy.com.
Podkategoria pulsarów zwana magnetarami ma to pole jeszcze o czynnik rzędu 1000 silniejsze. Na zderzeniach gwiazd neutronowych testuje się ostatnio OTW – Ogólną Teorię Względności. Takie zlanie się gwiazd (ang. merger) powoduje powstanie fal grawitacyjnych, przewidzianych przez OTW, a zaobserwowanych około 100 lat później. Przewidywania i ostateczna detekcja fal grawitacyjnych zostały w 2017 roku uhonorowane nagrodą Nobla z fizyki dla Rainera Weiss’a, Barry C. Barish’a i Kipa Thorne’a
Literatura.
- Jan Desselberger, Jacek Szczepanik, Tablice astronomiczne z przewodnikiem po gwiazdach, PPU „Park” Sp. z o.o., Bielsko-Biała, 2002, wyd. I.
- Jerzy Kreiner, Astronomia z astrofizyką, wyd. II., Wydawnictwo Naukowe PWN, 1992.
- a) Marcin Kubiak, Gwiazdy, wersja elektroniczna dostępna pod adresem: http://www.astrouw.edu.pl/~soszynsk/gwiazdy.pdf,
b) Marcin Kubiak, Gwiazdy i materia międzygwiazdowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994.
- Hannau Karttunen, Pekka Kroger, Heikki OJa, Markku Poutanwen, Karl Johan Donner, Sixth Edition, Fundamental Astronomy, Springer, 2017
- Jean Meeus, Astronomy Tables Of The Sun, Moon and Planets, Third Edition, 1983-2015, Willmann-Bell, Inc.
- Jean Meeus, More Mathematical Astronomy Morsels, 2002, Willmann-Bell, Inc.
- Eugeniusz Rybka, Astronomia ogólna, Wyd. VII. PWN, Warszawa, 1983.
- Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels IV, 2007, Willmann-Bell, Inc.
