Celebrytki nieboskłonu: 8 wyjątkowych gwiazd i gwiezdnych rekordów

Miażdżąca większość gwiazd to bliźniacze kule gazu i plazmy, niewyróżniające się na tle galaktycznej scenerii. Spróbujmy wyłowić z tego tłumu godne zapamiętania perełki.

Niebo stawia wszystko w odpowiedniej perspektywie.

Amy Sarig King

Gwiazdy ciągu głównego należą do najbardziej pospolitych obiektów we wszechświecie. Niewiele w nich kontrowersji, daleko im do potęgi kwazarów, czy tajemniczości czarnych dziur. Ot, duże piecyki termojądrowe, które przez setki milionów lub miliardy lat błyszczą na nieboskłonie, konwertując tytaniczne ilości wodoru w hel i inne pierwiastki.

Kosmos jest jednak całkiem sporawy, zaś gwiazdy wbrew pozorom nie są całkiem identyczne. To oznacza, że nawet w samej naszej galaktyce (i okolicach) można wyróżnić kilka obiektów zasługujących na szczególną atencję.

1. Sąsiedztwo: Proxima Centauri

Pamiętam jak w jednym z odcinków nieśmiertelnego teleturnieju Jeden z dziesięciu padło pytanie o najbliższą Ziemi gwiazdę. Poprawną odpowiedzią było naturalnie Słońce, jednak uczestnik zestresowany trzysekundowym limitem czasowym palnął – Proxima Centauri. Był to jeden z tych momentów, gdy zbyt rozległa wiedza raczej przeszkadza niż pomaga.

Proxima Centeuri oraz gwiazda podwójna Alfa Centauri.

Ale rzeczywiście, nie licząc Słońca, najbliższą nam gwiazdą pozostaje Proxima Centauri, oddalona od nas o mniej niż 4,5 roku świetlnego. Dla ludzkości to oczywiście wciąż oszałamiający dystans, 7 tysięcy razy większy niż odcinek pomiędzy Słońcem a Plutonem. Nawet najszybszym sondom skonstruowanym przez człowieka przemierzenie takiej drogi zajęłoby dziesiątki tysięcy lat.

Sama Proxima to skromny czerwony karzełek, znacznie mniejszy i chłodniejszy od Słońca. W związku z tym, mimo relatywnej bliskości, nie macie co wypatrywać naszej sąsiadki nieuzbrojonym okiem. Możecie natomiast pokusić się o zaobserwowanie jej kompanek (przynajmniej teoretycznie, ponieważ mówimy o części nieba południowego niewidocznego z Polski). Proxima Centauri pozostaje w luźnym grawitacyjnym związku z większymi obiektami: Alfa Centauri A oraz Alfa Centauri B. Cały system przypomina nieco patologiczną sytuację, gdzie na żywiołowy taniec szczęśliwej pary, zerka z ukrycia cichy zazdrośnik. W roli tego ostatniego występuje właśnie Proxima Centauri, okrążająca ciasny układ podwójny po bardzo szerokiej orbicie, sięgającej ponad dwóch bilionów kilometrów.

2. Jak strzała: Gwiazda Barnarda

Pozostańmy jeszcze w naszej kosmicznej okolicy. Drugą najbliższą Układowi Słonecznemu gwiazdą (licząc układ Alfa Centauri jako jeden), jest Gwiazda Barnarda w konstelacji Wężownika, oddalona o niecałe 6 lat świetlnych od Słońca. Podobnie do Proximy jest to maleńki czerwony karzeł, niedostępny do obserwacji bez użycia teleskopu.

Gwiazda Barnarda zmienia swoje położenie zaskakująco szybko.

Trochę szkoda, bo umyka nam interesujące zjawisko. Podczas gdy większość gwiazd komponuje na nieboskłonie bardzo stabilne struktury (choć jest to stabilność iluzoryczna), Gwiazda Barnarda zaskakująco szybko i wyraźnie zmienia swoje położenie. Porusza się względem Słońca z prędkością 140 km/s, co pozwala jej na przemierzenie co roku 10 sekund kątowych na niebie. Oznacza to, iż obiekt przesunie się o średnicę tarczy Księżyca lub Słońca w mniej niż dwa stulecia. Może nie brzmi to szczególnie porywająco, ale w porównaniu z innymi gwiazdami takie tempo naprawdę robi wrażenie.

Warto też odnotować, że Gwiazda Barnarda mknie w naszym kierunku i za kilkanaście tysięcy lat znajdzie się bliżej Układu Solarnego niż Proxima Centauri.

3. Miotana przez czarną dziurę: S2

Skoro już mówimy o szybkości, odwiedźmy teraz zatłoczone śródmieście Drogi Mlecznej. 25 tysięcy lat świetlnych stąd, w samym centrum galaktycznego dysku znajduje się nieświecący obiekt o masie około 4 milionów Słońc, oznaczany jako Sagittarius A*. To właśnie badania tego regionu pozwoliły Reinhardowi Genzelowi oraz Andrei Ghez sięgnąć po Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2020.

S2 oraz inne gwiazdy zgromadzone wokół centrum Drogi Mlecznej.

Oczkiem w głowach astronomów była gwiazda leżąca najbliżej niewidzialnego monstrum, nosząca mało wyszukaną nazwę S2. Pokonanie wydłużonej orbity wokół czarnej dziury zajmuje obiektowi ponad 15 lat, więc obserwacje trochę trwały – ale było warto. W perycentrum, gdy S2 zbliżyła się do Sagittariusa A* na dystans mniejszy niż 20 miliardów kilometrów, śmignęła z prędkością między 5 tys. a 7,5 tys. km/s. Innymi słowy, ruch gwiazdy dziesięciokrotnie masywniejszej od Słońca, w kulminacyjnym momencie przekroczył 1,6%-2,5% prędkości światła!

Jest możliwość, że istnieją obiekty zapuszczające się w jeszcze bliższe okolice horyzontu zdarzeń. Wskazywane są w tym kontekście zwłaszcza gwiazdy S55 oraz S62. Prędkość tej ostatniej mogłaby złamać w perycentrum granicę 10% prędkości światła. Na razie to jednak tylko szacunki, wymagające dokładniejszych pomiarów.

4. Układ wielowieloktrony: Nu Scorpii

Bardzo uproszczony schemat układu Nu Scorpii.

Bycie jedynakiem, to wśród gwiazd raczej wyjątek niż norma. W odróżnieniu od Słońca, większość gwiazd we wszechświecie pozostaje wplątana w układy podwójne lub potrójne. Zresztą nie musimy daleko szukać, bo nawet najbliższy nam układ współtworzą trzy składniki: Alfa Centauri A, Alfa Centauri B oraz Proxima Centauri.

Ale to jeszcze nic. Okazuje się, że od czasu do czasu można również natrafić na kompozycje cztero, pięcio, sześcio, a nawet siedmio gwiazdowe. Na rekord idą AR Kasjopeja oraz oddalony o niecałe 500 lat świetlnych Nu Scorpii.

Trudno zbadać i szczegółowo opisać tak wielokrotnie złożony system. Wydaje się, że mamy do czynienia z jednym układem trzyskładnikowym i drugim czteroskładnikowym, pozostającymi w szerszym grawitacyjnym związku. Pewnym natomiast jest, że do ekipy Nu Scorpii przynależą dwa olbrzymy (Nu Scorpii A i C); podczas gdy resztę składników stanowią ciemniejsze karły. Aż chciałoby się zobaczyć niebo z powierzchni ewentualnej planety, obiegającej jedną z tych siedmiu gwiazd!

5. Gwiazda Matuzalem: HD 140283

Drogie nam Słońce należy prawdopodobnie do drugiego pokolenia gwiazd. Oznacza to, że Układ Słoneczny zrodził się jakieś 4,5 miliarda lat temu z obłoku molekularnego stanowiącego pozostałość po śmierci starszej i większej gwiazdy.

Jednak nie wszystkie rozżarzone punkty na niebie są rówieśniczkami Słońca. Z jednej strony w mgławicach – nieprzypadkowo nazywanych kosmicznymi żłobkami – wciąż zachodzą dynamiczne procesy gwiazdotwórcze; z drugiej, sporo obiektów to seniorzy pochodzący z pierwszej generacji gwiazd, pamiętający wczesne etapy ewolucji wszechświata. Jednym z takich staruszków jest HD 140283, słusznie kojarzonym z biblijnym Matuzalemem żyjącym rzekomo 969 lat. Wiek leżącej 190 lat świetlnych stąd gwiazdy wynosi ponad 13 miliardów lat, co oznacza, że zapłonęła w ciągu kilkuset milionów lat po wielkim wybuchu. Istnieje przypuszczenie, że HD 140283 miała swój początek w innej, nieistniejącej już galaktyce, która następnie weszła w skład formującej się Drogi Mlecznej.

6. Gigant wśród olbrzymów: MY Cephei

Największe gwiazdy są tak duże, że nie zmieściły się na ilustracji. 🙂

Kiedy zaczynałem swoją przygodę z astronomią, jako największą znaną gwiazdę wskazywano VY Canis Majoris. Od tamtego czasu wiele się zmieniło, a ranking czekały wielokrotne przetasowania. Wynika to z ciągłego doprecyzowywania metod pomiarowych, jak również sporej niestabilności najobszerniejszych gwiazd we wszechświecie.

I tak, według niektórych obserwacji VY Canis Majoris nie mieści się aktualnie nawet w pierwszej dziesiątce. Do prestiżowego tytułu pretendują natomiast Stephenson 2-18, WY Velorum oraz MY Cephei. Każdy z tych obiektów to nadolbrzym mogący pochwalić się średnicą dwa tysiące razy większą od Słońca. Internet pęka w szwach od animacji i grafik ilustrujących tak niedorzeczne rozmiary, więc napiszę tylko, że rekordzistki postawione w centrum Systemu Solarnego, z łatwością pochłonęłyby wszystko do orbity Jowisza lub dalej. Wystarczy pomyśleć, że średnica Ziemi to niecały 1% gabarytów Słońca; z kolei średnica Słońca nie stanowi nawet 0,05% średnicy MY Cephei.

Co warte odnotowania, gargantuiczna objętość rzadko kiedy idzie w parze z równie imponującą masą. Wspomniana MY Cephei może i jest tysiące razy większa od Słońca, ale posiada zaledwie 15-krotnie większą odeń masę.

7. Liliput wśród karłów: AB Doradus C

Rozważałem kiedyś pytanie, czego (tj. ile materii) brakuje Jowiszowi, żeby mógł rozbłysnąć i zasłużyć na zaszczytne miano gwiazdy. Rozpatrując ten problem jeszcze ogólniej, powinniśmy zapytać o minimalne warunki konieczne do zainicjowania oraz podtrzymania reakcji termojądrowych.

Odpowiedź teoretyczna brzmi: ciało potrzebuje co najmniej 80-90 mas Jowisza, tj. około 0,09 masy Słońca. I praktyka jak na razie to potwierdza. Najlichsze zaobserwowane gwiazdy to AB Doradus C oraz EBLM J0555-57Ab. Oba liliputy świecą bladym czerwonawym blaskiem, dysponując masą w granicach 85-90 Jowiszów. W przypadku mniejszych obiektów synteza staje się problematyczna, co skutkuje produkcją kosmicznych nieudaczników – chłodnych brązowych karłów.

8. Reflektor z Magellana: R136a1

Na koniec wyskoczmy poza Drogę Mleczną, ale niedaleko – do pobliskiego Wielkiego Obłoku Magellana. Stamtąd, z odległości 160 tysięcy lat świetlnych mruga do nas wyzywająco gwiazda R136a1.

Zwróciłem wcześniej uwagę, że rozmiary gwiazd wcale nie muszą iść w parze z masą czy jasnością. R136a1 stanowi najlepsze potwierdzenie tej tezy. Gwiazda jest “tylko” 35-krotnie większa od Słońca – zatem dziesiątki razy mniej dorodna od MY Cephei i innych rekordowych olbrzymów – ale dysponuje masą aż 215 Słońc (co najmniej). Jednak największe zdumienie budzą osiągi energetyczne gwiazdy. Szacuje się, że królowa Obłoku Magellana oślepia blaskiem… sześć milionów razy większym od Słońca! Wystarczyłoby, żeby taki obiekt znajdował się w odległości kilku lat świetlnych – jak Proxima Centauri czy Gwiazda Barnarda – aby żarzył na ziemskim niebie z jasnością porównywalną do Księżyca. Z całym szacunkiem dla naszego Słońca – w zestawieniu z R136a1 to ledwie blady węgielek.

Oczywiście emitowanie monstrualnych ilości ciepła i promieniowania, ma wysoką cenę. Od momentu swojego powstania, gwiazda utraciła 1/3 masy i eksploduje stosunkowo szybko jako super(hiper)nowa.


Oczywiście – jak to w kosmosie – żaden z przywołanych rekordów nie jest ostateczny. Wciąż poznajemy Drogę Mleczną, która to z kolei stanowi ledwie ziarenko w piaskownicy całego wszechświata. Możemy tylko próbować sobie wyobrażać, jakie olbrzymy i dziwadła kryją się najdalszych zakątkach wszechświata.

Nie, bo nie. Garść fizycznych niemożliwości Praca przy Teleskopie Horyzontu Zdarzeń – rozmowa z Maciejem Wielgusem Kosmiczna symfonia cz.2: Od kwantu do struny