Czy układ gwiazd na niebie jest niezmienny?

Mimo, że kosmos to z zasady niezwykle dynamiczne miejsce, układ gwiazd na nieboskłonie wydaje się wieczny i stabilny.

Krótko. W komentarzu pod jednym z tekstów pojawiła się następująca wątpliwość: “Jak możemy widzieć od tysięcy lat ten sam układ gwiazd na niebie? Przecież, według nauki Ziemia wiruje, krąży wokół Słońca, a cały Układ Słoneczny pędzi z prędkością 792 tys. km/h. Proszę o wytłumaczenie”. W rzeczywistości pozycje gwiazd podlegają ciągłym zmianom, tyle że są one niezauważalne w ludzkiej skali czasu.

Astronomia i jej upośledzona siostra, astrologia, towarzyszą człowiekowi od początków cywilizacji. Już starożytni obserwatorzy nieba potrafili odróżnić elementy wędrujące (planety) od gwiazd stałych. Te drugie zdawały się nie zmieniać położenia względem siebie, co noc zarysowując bliźniacze struktury. Wiele kultur nadawało im znaczenie, wypatrując w systemie migoczących punktów, sylwetek mitycznych postaci i stworzeń. Carl Sagan trafnie porównał tę zabawę do kosmicznego testu Rorschacha.

W istocie, konstelacje podziwiane przez współczesnego mieszkańca Kairu, nie różnią się znacząco od tego, co mogli zaobserwować nadworni kapłani faraonów. Mimo to wiemy dziś, że niezmienność gwiazd stałych jest tylko pozorna.

Zacznijmy od samej natury gwiazd. Nasi przodkowie nie zdawali sobie sprawy, że błyszczące plamki to odległe, potężne kule wodoru, które żyją własnym życiem. Każda z tych kul ewoluuje w tempie dyktowanym przez zachodzące w jej jądrze procesy termojądrowe, w ciągu eonów zmieniając swą jasność i w końcu gasnąc. Za przykład niech posłuży zdobiący nasze zimowe niebo gwiazdozbiór Oriona. Najwyraźniejsze punkty konstelacji tworzą dwa nadolbrzymy: błękitny Rigel oraz czerwonawa Betelgeza. Tego rodzaju utyte gwiazdy funkcjonują relatywnie krótko, przechodzą dynamiczne zmiany, i wreszcie giną jako zjawiskowe supernowe. Oznacza to, że Orion niemal w każdej chwili może utracić swe lewe ramię – tworzone przez dogorywającą Betelgezę – a w ciągu następnych kilkunastu milionów lat zapewne zgubi też prawą stopę – Rigela.

Układ gwiazd w gwiazdozbiorze Oriona

Do tych punktowych przetasowań dochodzi nieustanny ruch gwiazd. W kosmosie wszystko wiruje, krąży lub w inny sposób mknie przez przestrzeń, najczęściej z prędkościami niewyobrażalnymi dla zwykłego Ziemianina. Nie jest tajemnicą, że Słońce to pyłek w jednym z ramion galaktyki o szerokości ponad stu tysięcy lat świetlnych, dostojnie obracającej się wokół własnej osi, gdzie rok galaktyczny zajmuje około ćwierć miliarda lat. Oczywiście cała zawartość Drogi Mlecznej pozostaje równie żwawa i złożona. Jedne gwiazdy wędrują wokół galaktycznego jądra wolniej, inne nieco szybciej, a do tego dochodzą wewnętrzne interakcje grawitacyjne.

Nie dostrzegamy tego harmidru gołym okiem, wyłącznie przez iluzję związaną z kolosalnymi dystansami. Tak jak jadący w oddali na horyzoncie pociąg wydaje się wolniejszy od tego, który przejeżdża nam przed nosem, tak względna pozycja ciał niebieskich leżących biliony kilometrów od Ziemi, zdaje się niezachwiana. Jeśli jednak poczekamy odpowiednio długo w końcu dostrzeżemy wyraźne zmiany.

Tym razem niech za przykład posłuży nam najbardziej charakterystyczny asteryzm północnej półkuli, czyli Wielki Wóz. Astronomowie zmierzyli prędkości i odległości do poszczególnych gwiazd na tyle precyzyjnie, że mogą zarówno określić kształt Wozu w przeszłości, jak również pokusić się o przewidzenie jego przyszłości. Dzięki temu wiemy, że o ile zestaw środkowych gwiazd nie ulegnie w najbliższym czasie wartym uwagi przesunięciom, o tyle położone na krańcach Alkaid i Dubhe mkną we własnych kierunkach i “już” za kilkaset tysięcy lat przerobią Wóz na coś w rodzaju włóczni czy noża.

Układ gwiazd na niebie w Wielkim Wozie

Bardziej niecierpliwi mogą sięgnąć po teleskop i odszukać niewielką Gwiazdę Barnarda z konstelacji Wężownika. Sąsiadujący z nami czerwony karzeł przesuwa się po nieboskłonie aż o 10,4″ (sekundy kątowej) rocznie. Na pierwszy rzut oka nie robi to może wrażenia, ale jeszcze przed rokiem 2200 obiekt zmieni swoje położenie o szerokość tarczy słonecznej.

Na zakończenie warto dodać, że zaawansowane obserwacje pozwalają nam też przewidzieć, kiedy i które z odległych gwiazd przywędrują w okolicę Układu Słonecznego i przyozdobią niebo naszych potomków. Najbardziej namolnym gościem może okazać się Gliese 710, która za półtora miliona lat minie Słońce w odległości mniejszej niż 1/5 roku świetlnego. Za wcześnie by snuć tu szczegółowe przewidywania, ale jest niemal pewne, że karzeł stanie się jednym z najjaśniejszych oraz najdynamiczniejszych punktów nieboskłonu odległej przyszłości.

Dlaczego Falcon lądował na oceanie? Jak długo trwa żywot neutronu? Po co Ukraińcom styropian?