OTVORENO O OTVORENIM JATIMA

Pierre François André Méchain je bio francuski astronom i naučnik čije ime znaju ispravno da pročitaju samo Francuzi i oni koji dobro vladaju tim jezikom. Méchain bi se moglo čitati kao "Meša" (bez "n") ili slično, meni je taj jezik ionako uvek bio potpuno nerazumljiv i neshvatljiv, uostalom današnji franački dijalekt (Frankisch) iz okoline Nirnberga odakle sve ovo potiče je jednako nerazumljiv i čovek bi se s pravom mogao pitati da li je to varijanta nemačkog ili nekog drugog jezika. 

Bilo kako bilo, Pjer je bio talentovan za matematiku i fiziku tako da je vrlo brzo primećen od strane Lalande-a i ponuđeno mu je mesto asistenta na Pomorskoj kartografiji u Versaju. Geodezija ga nije preterano zanimala ali je svom pozivu pristupio studiozno tako da je njegov status u naučnom smislu ostao zagarantovan, naročito nakon što je nakon opsežnog merenja objavio da je razdaljina između pola i ekvatora deset miliona metara (metar je tako i definisan). Ovaj rezultat je u velikoj meri proistekao iz iscrpljujućeg terenskog rada na prostoru između Dankirka i Barselone, gde je grešni Meša čak i doživeo Teror Francuske revolucije i zamalo bio pogubljen, a onda prognan u Italiju.

Njegovo merenje je bilo pogrešno za 2290 metara na 10 hiljada kilometara, odnosno bilo je frapantno precizno. Jedno vreme se za beznačajnu grešku koristio sinonim Mešaova greška.

Podrazumeva se da je uspeo da se upozna i sprijatelji sa Messier-om; pritom je prijatelju predao i 25 otkrivena deepsky objekata za njegov katalog. Obojica su bili pasionirani lovci na komete a ne na objekte dubokog neba tako da je mnogo bitniji skor bila činjenica da je samostalno otkrio osam kometa a u saradnji sa drugima je otkrio još tri. Podrazumeva se da otkriće nije samo činjenica da neko nešto prvi ugleda, već da zabeleži nekoliko puta položaj i iz toga izračuna parametre putanje, a tek onda sve to publikuje. Njegov matematički talenat je tu svakako bio od pomoći.

Kad čovek kaže M103, ako izuzmemo raznorazne autoputeve, američki teški tenk i Mercedesov legendarni benzinski V6, što su najčešće i najverovatnije asocijacije; dolazimo do nebeskih objekata. Otvoreno jato M103 je Mešaovo otkriće, veliko otvoreno jato u Kasiopeji. Vidi se i pomoću dvogleda ali je u teleskopu ipak lepše jer... uostalom Heršel je dao najbolje objašnjenje: 14-16 sjajnih zvezda i mnogo više onih ekstremno slabog sjaja.

Samo jato čine mlade plave zvezde od kojih je najsvetlija doduše crveni gigant 10.5mag. Zapravo na snimku postoji i još svetlija, multipli sistem Struve 131 sedme magnitude, ali to je tačno ispred ovog jata tako da najsjajniju plavu zvezdu sa naznakama spajkova, na ovom snimku lociranoj na 7h, možete slobodno da zanemarite. Snimak je u nativnoj rezoluciji teleskopa i kamere, FWHM prosečnih 4,13".

Ovo jato je jedno od najudaljenijih otvorenih jata, procena je da se nalazi oko 10 hiljada svetlosnih godina od nas. Pošto je Pjer Meše otkrio ovo jato, zajedno sa galaksijama M101 i M102 je ubačeno u katalog u poslednjim momentima, tako što mu je Mesije verovao na reč, odnosno nije bilo vremena za proveru pre zakazanog objavljivanja kataloga. Što se tiče objekata nakon broja 103, oni su u M katalog dodati tek u XX veku.

Nastupila je trka ko će prebrojati više zvezda u ovom jatu: Valenkvist je izbrojao 40, Bečvar 60 a Arhinal i Hajns 172 koliko se smatra i danas. Zapravo to je maksimalan broj, za četrdesetak se zna sigurno da su gravitaciono povezane na osnovu radijalnih brzina; tačan broj članica jata je verovatno negde između te dve cifre.

Šta je zapravo otvoreno jato u osnovnom smislu?

Priča je vezana za sudbinu molekularnih oblaka. Ovi oblaci su jedna vrsta interstelarnog medijuma odnosno međuzvezdane materije, emisione magline su druga. U suštini razlika između molekularnih oblaka i emisionih maglina se može naslutiti iz njihovih naziva: molekularni oblak je hladna i mračna tvorevina sastavljena pre svega iz molekula vodonika (H2) ali i male količine drugih molekula težih elemenata. Temperatura ovih oblaka je nešto praktično najniže moguće u galaksiji, tipično desetak ili nešto malo više Kelvina; tako da je vrlo logično da ovi oblaci izgledaju kao tamne strukture na svetloj zvezdanoj pozadini. 

Emisione magline su, nasuprot tome, često blistavo svetle. Sastavljene su uglavnom od jonizovanih atoma i pravo je pitanje šta je jonizovalo te gasove a odgovor je - mlade masivne zvezde svojim ekstremno jakim zračenjem. Termin kojim se ovi regioni označavaju, HII, vezan je za jonizaciju vodonika (H), a njegovo +1 stanje je drugo po redu, ako neutralni vodonik sa stanjem 0 uzmemo da je prvi, i eto oznake.

Zapravo može se smatrati da su emisione magline drugi stadijum u razvoju molekularnog oblaka. Nakon što nešto pokrene gravitaciono komešanje u tamnom i hladnom oblaku (eksplozija bliske supernove, interakcija sa drugim oblakom, gravitacioni uticaj centra galaksije ili ko zna šta drugo) agregacija materije u već postojećim gušćim regionima oblaka kreće da se odvija. Ovo podseća na nastanak kiše u oblaku, ili grada, snega - da upotrebimo meteorološke paralele. Razlika je u tome što se u astronomiji sve dešava na mnogo većoj skali pa jedno zrno grada ili kap kiše ne mogu da imaju svoj gravitacioni uticaj kojim pokreću akreciju okolne materije.

Nakon što su ove protozvezde sakupile dovoljno mase i zasvetlele termonuklearnim reakcijama, akrecija materije se prekida i one oduvavaju svoje akrecione diskove i okolni gas i prašinu. Ciklus prikupljanja materije se okreće unazad i unutar prethodno hladnog i mračnog molekularnog oblaka dobijamo mlado zvezdano jato okruženo blistavom emisionom maglinom. Mnogo je primera ovakvih asocijacija u našoj Galaksiji ali je najinteresantnije što ova faza u suštini ne traje dugo: možda za oko 2-3 miliona godina mlade zvezde eksplodiraju i rasturaju diskoteku, a i pre eksplozije se često desi da razveju sav gas i stvaranje novih zvezda se prekida. Danas se smatra da je ovo vrlo neefikasan proces stvaranja zvezda, budući da je svega ispod 10% materije HII regiona pretvoreno u zvezde - pre nego što se sve raspadne. Molekularni oblaci u tom momentu već imaju protozvezde u različitim stadijumima nastanka, tako da rasturanje diskoteke može ubrzati nastanak nekih zvezda i prekinuti nekih drugih, već zavisno od svakog pojedinačnog slučaja.

U toku Drugog Svetskog rata je astronom Bart Bok primetio tamne tačkice u emisionim maglinama i ispravno zaključio da su to buduće zvezde obavijene prašinom i materijalnom koje se još nisu upalile. Bokove globule su postale jasnije tek dvedesetih godina prošlog veka, sa pojavom HST. To je bio prvi korak u razjašnjenju stelarne evolucije iz molekularnog oblaka pa nadalje; a sledeći korak je nastanak otvorenog jata kao što je gorepomenuto M103.

Dakle, jato je nastalo i razbacalo gas i sledi period laganog rastvaranja otvorenog jata. Treba napomenuti da je otvoreno jato gravitaciono mnogo slabije vezano u odnosu na zbijena jata. Razlika u masi i broju zvezda, posledično i gustini materije, je velika; tako da nije čudo da zbijena (globularna) jata preživljavaju milijarde godina a otvorena mnogo manje. Neki statistički procenjeni prosek poluživota, odnosno perioda koliko će jato zadržati polovinu svojih članica, je za otvoreno jato oko pola milijarde godina. Nakon toga sledi faza zvezdanog potoka (ako je jato razvučeno gravitacionim uticajem masivnijeg tela, npr centra galaksije), zvezdane asocijacije ili pokretne zvezdane grupe. Primer potoka su Hijade a primer pokretne grupe su najsjajnije zvezde Velikog Medveda.

Zvezdana asocijacija je praktično bivše otvoreno jato, malo razuđeno i oslabljeno; a pokretna grupa je takođe ostatak jata ali sa vrlo jasnim koherentnim kretanjem svojih članica koje nije toliko izraženo kod asocijacije. Zvezdana asocijacija se ponekad koristi i kao širi pojam koji obuhvata zbijena i otvorena zvezdana jata, ali da ne komplikujemo očiglednu klasifikacionu nedoslednost, koja ionako zavisi od izvora do izvora.

Zašto je sve ovo oko otvorenih jata bitno? Ako izuzmemo fotografsku estetiku, otvorena jata su, kao i zbijena jata, idealna za proučavanje. Idealnost leži u činjenici da su sve zvezde članice jata na praktično istoj udaljenosti. Druga idealnost je da su nastale na isti način i na istom mestu, odnosno da možemo smatrati da im je sastav isti. Iz ovoga proističu dve bitne posledice:

1) ne moramo meriti/procenjivati udaljenost do svake zvezde ponaosob, pritom gubiti vreme i resurse, a što je najvažnije unositi raznorazne greške u merenja;

2) sjaj zvezda je direktno proporcionalan njihovoj masi, tako da se masa svake članice može veoma precizno meriti.

A na kraju krajeva, jedan od najznačajnijih zadataka koji se postavlja pred istraživača otvorenih jata je pitanje "može li se ovo iskoristiti za merenje distance?". I odgovor je "Da, može."

Najbliža jata (Plejade, Hijade, UMa pokretna grupa) se mere trigonometrijom odnosno paralaksom. Za to nam služi Hipparcos čija rezolucija, uzevši u obzir da je izvan atmosfere, je neupitno bolja od zemaljskih teleskopa. Domet ove metode je danas oko 500 svetlosnih godina, u budućnosti će biti i više ali je i to dovoljno. Druga metoda koja ima otprilike isti domet je tzv metoda pokretnog jata. Ovde se meri Doplerov efekat svih članica jata, uz pretpostavku da sve zvezde u jatu dele istu brzinu. Pošto jato zauzima određenu prividnu oblast na nebu, jasno je da prva i poslednja zvezda u jatu imaju različitu brzinu gledano sa Zemlje; vrlo slično što prvi i poslednji vagon voza imaju različitu brzinu za posmatrača. Ostalo je još samo da se te razlike protumače trigonometrijski u kontekstu tačke na horizontu ka kojoj se prividno kreće celo jato ("vanishing point"). Inače ovo je više ili manje istorijska metoda, pošto prva daje preciznije rezultate.

Nakon što smo odredili distancu do najbližih otvorenih jata, za udaljenija možemo porediti horizontalne grane (HB) na Hercšprung-Raselovom dijagramu. Nije baš 100% precizno ali eto, samo to trenutno imamo, pošto se klasične Cefeide vrlo retko mogu naći u otvorenim jatima, a RR Lyrae praktično nikad.