Opracował: dr Grzegorz Duniec dr Marcin Kolonko, CMM IMGW-PIB

Aldebaran jest najjaśniejszą (wizualnie) gwiazdą w gwiazdozbiorze Byka (Taurus). Jego nazwa tłumaczy się jako „podążający” i można się domyślać, że chodzi o podążanie za Plejadami – wschodzi bowiem chwilę po słynnej gromadzie otwartej. Aldebaran blisko sąsiaduje także z mgławicą Krab (M1, zielony kwadrat po lewej).

Wielkość gwiazdowa tej najjaśniejszej gwiazdy to 0,86^m, co czyni ją jedną z 14 najjaśniejszych gwiazd. Należy do czerwonych olbrzymów. Należy do typu widmowego K5+III.

Mapa rejonu gwiazdozbioru Byka (Taurus), zaznaczone Aldebaran i M45 (Plejady). Źródło: IAU, Sky and Telescope.

Aldebaran jest oddalony o 66,6 lat świetlnych od Słońca. Centrum Galaktyki obiega w średniej odległości 7400 pc, po orbicie eliptycznej, której mimośród wynosi około 0,16. Aldebaran jest od Słońca prawdopodobnie nieco starszy. Jego wiek szacuje się na około 6,6 mld lat. Wiruje z prędkością 5,2 km/s i jednego pełnego obrotu dokonuje w 400 dni. Pomimo dużo większej od Słońca średnicy, wynoszącej około 44,2 średnic słonecznych, waży około 1,7 masy Słońca. Temperatura jego fotosfery to około 4000 K (stopień Kelwina jest miarą bezwzględnej temperatury gwiazdy, 0 K jest zwane „zerem absolutnym” i odpowiada -273,16 stopni Celsjusza. Wszechświat jako całość jest skąpany w temperaturze 2,73 K za sprawą tzw. kosmicznego promieniowania tła zwanego też promieniowaniem reliktowym. Było ono jednym z koronnych dowodów na powstanie Wszechświata kilkanaście mld lat temu w postaci Wielkiego Wybuchu). Aldebaran emituje o wiele więcej promieniowania w porównaniu ze Słońcem i to 425 razy więcej. Znaczna część tego promieniowania to promieniowanie podczerwone. Sama gwiazda jest na późnym etapie ewolucji, który charakteryzuje zapadanie się helowego jądra przy jednoczesnej ekspansji wodorowej otoczki. To sprawia, że gwiazda jest relatywnie duża i chłodna – otoczka przesłania nam jądro i można tylko czekać na przyszły zapłon helu i syntezę węgla. Po zainicjowaniu syntezy węgla i helu astronomie spodziewają się wzrostu jego jasności. Prawdopodobnie osiągnie jasność 800 razy większą od Słońca. Po czym jasność obniży się.

Stanowi układ podwójny ze znacznie mniejszą i słabszą gwiazdą typu M2 (13,5 magnitudo). Prawdopodobnie jest to czerwony karzeł.

Porównanie rozmiarów i barw Słońca i Aldebarana. Źródło: Piastu, Wikipedia.

Możliwe, że Aldebarana okrąża także masywna (6 mas Jowisza) egzoplaneta – nie jest to jednak wiadome na pewno. Może to też być znak aktywności samej gwiazdy, choć w 2015 r. znaleziono metodę pozwalającą odseparować wpływy aktywności gwiazdy i sygnaturę istnienia planety, nazwanej przez autorów Aldebaranem b. Prawdopodobnie Aldebaran b okrąża swoją macierzystą gwiazdę w odległości 1,5 AU w ciągu 1,7 roku ziemskiego po orbicie eliptycznej o mimośrodzie około 0,1.

Zakrycie Aldebarana (pomarańczowa kropka w prawej stronie kadru) przez Księżyc. Źródło: Christina Irakleous – Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Widok z najwyższego szczytu Krety, Timios Stavros. Po prawej mur dawnej świątyni Zeusa. Zdjęcie ze zbiorów prywatnych.

W mitologii Byk (w którego zamienił się Zeus) porwał z Azji na Kretę córkę króla fenickiego Agenora, Europę. Interesujące, że na najwyższym szczycie Krety (współcześnie zwanym Timios Stavros lub Psiloritis) znajduje się także dawna świątynia Zeusa, która obecnie nie pełni funkcji sakralnej a służy bardziej jako punkt orientacyjny. Jest ona położona na wysokości 2456 m npm, a krajobraz najwyższej góry Krety przypomina marsjański.

a

Zdjęcie obrazujące wzajemne położenie Aldebarana i Plejada (M45). Widoczny pomarańczowy kolor gwiazdy i usiane gwiazdami niebo w Byku. Źródło: Daniel Johnson.

Co do złączenia Marsa z Aldebaranem, po charakterystykę Marsa odsyłam do stron CMM IMGW-PIB lub do prognozy zakrycia Marsa przez Księżyc w grudniu 2022 r. Notabene drugie takie zjawisko zaszło także w styczniu 2023 r., ale było niewidoczne z Europy. Polecam też stronę CMM IMGW-PIB relacjonującą pogodę na Marsie (dzięki stacji pogodowej zamontowanej na łaziku Curiosity).

W niedzielę 5 lutego 2023 roku dojdzie koniunkcji w rektascensji Marsa i Aldebarana (α Tauri). Odległość obu obiektów w deklinacji wyniesie 8°13’. Mars będzie znajdował się na północ od Aldebarana. Obserwując naszych bohaterów możemy także, jeśli dysponujemy odpowiednim sprzętem optycznym, pokusić się o obserwację samego Marsa. W niedzielny wieczór Mars będzie widoczny w fazie garbatej ubywającej. Z powierzchni Ziemi będzie można zaobserwować jedynie 91 % jego oświetlonej powierzchni. Planety wewnętrzne Wenus i Merkury, w trakcie swojego ruchu względem Ziemi, przechodzą przez wszystkie fazy, od nowiu po pełnię.

Mechanika powstawania faz planet wewnętrznych na przykładzie Wenus. Źródło: Stanisław R. Brzostkiewicz, Wenus siostra Ziemi, Nasza Księgarnia, 1988.

W wypadku Marsa sytuacja wygląda inaczej. Pełnia jest możliwa do obserwacji z powierzchni Ziemi podczas opozycji i koniunkcji ze Słońcem. Faza garbata podczas kwadratur. Z obliczeń wynika, że z powierzchni Ziemi obserwator może zaobserwować, podczas kwadratury, minimalnie 83,9% oświetlonej powierzchni Marsa [1]. Wielkość ta zmienia się wraz ze zmianami wiekowymi elementów orbity Marsa. Obliczenia również wykazały, że nie przy każdej opozycji obserwator z Ziemi będzie widział pełne 100% oświetlenie powierzchni planety. Przyczyna leży w tym, że orbity Marsa i Ziemi nie leżą w jednej płaszczyźnie. Przykładowo 13 października 2020 roku, podczas opozycji Marsa, obserwator widział jednie 99,966% oświetlonej powierzchni [1]. Wszystko zależy od wzajemnego położenia orbit planetarnych względem siebie oraz od aktualnej szerokości geocentrycznej podczas opozycji. Im większa szerokość geocentryczna, tym mniejszą część oświetlonej powierzchni planety może zaobserwować obserwator z Ziemi. Podczas wielkiej opozycji, jaka miała miejsce 28 sierpnia 2003 roku, szerokość geocentryczna wynosiła -6°37’ [1]. Wówczas z Ziemi można było obserwować 99,822% oświetlonej powierzchni marsjańskiej. Podobna sytuacja występuje także podczas koniunkcji Słońca i Marsa. Podczas koniunkcji Słońca i Marsa 12 maja 1998 roku, szerokość geocentryczna wynosiła +0°03’, wówczas obserwator z Ziemi widział 100 % oświetlenie powierzchni planety, czyli pełnię. Podczas koniunkcji z 10 sierpnia 2002 roku z Ziemi obserwator widział jedynie 99,996% oświetlonej powierzchni. Wówczas szerokość geocentryczna wynosiła +1°09’ [1].

Podczas zbliżenia do Aldebarana jasność Marsa będzie wynosiła -0,15^m. Ponadto można zaobserwować jego dwa mini księżyce.

Phobosa oraz Deimosa, które w przybliżeniu są małymi elipsoidalnymi bryłami.

Źródło: https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/spektakularne-zacmienie-slonca-na-marsie

Rozmiary Phobosa to 27x21x19 km, zaś Deimosa 15x12x11 km. Phobos na swojej orbicie porusza się bardzo szybko. Okrąża planetę w ciągu zaledwie 7 godzin 39 minut. Deimos bardziej oddalony od planety okrąża Marsa w ciągu 1 dnia 6 godzin 18 minut. Phobos z racji, że porusza się szybciej po orbicie niż prędkość obrotu planety wokół własnej osi, wschodzi na zachodzie, a zachodzi na wschodnim horyzoncie. Wschód Phobosa na zachodnim horyzoncie jest obserwowany co 11 godzin [2]. W ciągu jednej doby marsjańskiej może dochodzi do trzech takich wschodów lub zachodów, przeciętnie zachodzą tylko dwa. Phobos zakreśla dwukrotnie na sferze niebieskiej łuk dzienny. Nad horyzontem marsjańskim przebywa średnio 5 godzin [2]. Obserwator z Marsa może w tym czasie prześledzić ponad połowę jego faz. Jego jasność podczas pełni to -8,8^m [2]. Jak wskazują badania orbity Phobosa, mechanicy nieba nie mają wątpliwości, że Phobos zbliża się w Marsa. Każdej doby jego okres obiegu skraca się o 0,000001 sekundy [3]. Prawdopodobnie siły pływowe, za kilka lub kilkadziesiąt milionów lat rozerwą Phobosa na kawałki, tworząc tymczasowy pierścień wokół Marsa [4]. Deimos porusza się wolniej na swoje orbicie. Wschodzi na wschodzie i zachodzi na zachodzie. Czas jaki upływa między dwoma wschodami to 132 godziny, czyli 5,5 doby. Nad horyzontem, nad równikiem, przebywa około 2,7 dnia. Jego jasność podczas pełni to -4,8^m [2, 5]. Oczywiście czas przebywania Phobosa lub Deimosa nad horyzontem jest zależne od szerokości aerograficznej. Im wyższe szerokości tym czas się skraca. Płaszczyzna ich orbit leży praktycznie w płaszczyźnie równika planety, co powoduje, że obserwatorzy wyższych szerokości areograficznych nie będą mieli okazji obserwować swoich naturalnych satelitów. Phobos może być obserwowany jedynie do 68° szerokości aerograficznej, zaś Deimos do 81° szerokości aerograficznej [2]. Ze względu na to, że orbity księżyców leżą praktycznie w płaszczyźnie równika planety, w okresach równonocy wiosennej lub jesiennej, na planecie zachodzi seria zaćmień Słońca i księżyców. Dla Phobosa pora zaćmień rozciąga się do 206 dni, zaś dla Deimosa to zaledwie 69 dni [6]. W sumie w ciągu roku marsjańskiego dochodzi do 1700 zaćmień spowodowanych przez Phobosa i około 170 zaćmień spowodowanych przez Deimosa. Czas trwania zaćmienia Phobosa wynosi zaledwie 8 sekund, przez ten krótki czas przelatuje przez stożek cienia planety. Na tle tarczy słonecznej przesuwa się maksymalnie w czasie 40 sekund. Deimos w swoim ruchu orbitalnym porusza się wolniej, zatem czas trwania zaćmienia Słońca oraz Deimosa trwa dłużej. Deimos pozostaje w stożku cienia planety przez 4 godziny, zaś na tle Słońca przebywa 2 minuty. W rejonie równika planety może zajść do podwójnego zaćmienia Słońca. Wówczas na tle tarczy słonecznej można obserwować jednoczesny tranzyt obu księżyców. Innym ciekawym zjawiskiem jest okultacja jednego księżyca przez drugi [6].

Częściowe zaćmienie Słońca na Marsie spowodowane przez Phobosa, 2 kwietnia 2022 roku.

Źródło: https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/spektakularne-zacmienie-slonca-na-marsie

Koniunkcja Aldebarana i Marsa w rektascensji 5 lutego 2023 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/

Aldebaran w Łodzi zajdzie o 2:49, 6 lutego 2023 roku. Marsa jeszcze będzie można obserwować godzinę dużej. Zajdzie w Łodzi o 3:46.

Widok Marsa o godzinie 19:00, 5 lutego 2023 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/

Widok Marsa o godzinie 21:00, 5 lutego 2023 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/

Widok Marsa o godzinie 00:00, 6 lutego 2023 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/

Widok Marsa o godzinie 03:00, 6 lutego 2023 roku. Źródło: https://stellarium-web.org/

Literatura:

1. Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels V, 2009, Willmann-Bell, Inc.
2. Stanisław. R. Brzostkiewicz, Czerwona planeta, Nasza Księgarnia, Warszawa 1976.
3. W. G. Demin, Układ Słoneczny, PWN, 1972.
4. https://doc.rmf.pl/rmf_fm/store/CBK111109d_-_CHOMIK_-_Fobos_-_zagadkowy_ksiezyc_Marsa.pdf
5. Hannau Karttunen, Pekka Kroger, Heikki OJa, Markku Poutanwen, Karl Johan Donner, Astronomia ogólna, PWN, 2020
6. S. Piotrowski i inni, Astronomia popularna, Wiedza Powszechna, Warszawa 1990.
7. Stanisław R. Brzostkiewicz, Wenus siostra Ziemi, Nasza Księgarnia, 1988.