...USRED MRAKA, SIJA ZVEZDA PETOKRAKA...

Zimsko sazvežđe Persej je jedno od fascinantnijih, imajući u vidu broj deepsky objekata koji su tu locirani. Na početku treba opisati najsjajniju zvezdu odnosno Alfu Perseja, poznatu i pod imenom Mirfak. Kad kažemo najsjajnija zvezda Perseja, onda mnogi (naročito astrolozi) ne mogu da veruju da Algol nije alfa već beta u sazvežđu, imajući u vidu fascinaciju demonskom zvezdom koja se zatamnjuje svakog trećeg dana na desetak sati. I na svim renesansnim mapama Algol je nacrtan kao odrubljena glava meduze Gorgone koju drži Persej, pa je time užas kompletiran, ali mitologija nije tema.

Tema je Mirfak, najsjajnija zvezda dole u kadru, žuti supergigant koji se nalazi u zadnjim stadijumima svoje evolucije. Po spektru malo podseća na Procyon, zvezdu takođe alfu jednog drugog sazvežđa, Velikog Psa (Canis Major), obe zvezde su klase F5. Jedina bitna razlika je što je Procyon subgigant a Mirfak nadgigant, a može se navesti kao razlika i to što Mirfak nema pratioca (bar mi danas da znamo). Ova zvezda ima sedam puta veću masu od našeg Sunca, ali i 53 puta veći prečnik, iz čega se da zaključiti da najveći deo ove zvezde čine retki i razliveni spoljni slojevi. 

Ovo je sasvim prirodna pojava kako zvezda stari i troši svoje primarno nuklearno gorivo, odnosno vodonik i helijum. Ukoliko zvezda ima masu u startu između jedne i osam Sunčevih masa, recimo da je to preduslov za subgiganta, stvari idu očekivanim i definisanim tokom: budući da ove zvezde imaju velike konvektivne zone, materija u najvećem delu između jezgra i površine je efikasno izmešana. U momentu kad se potroši sav vodonik, on se potrošio u celoj konvektivnoj zoni a ne po slojevima kako bi to bilo slučaj ukoliko konvekcije ne bi bilo. Upravo to mešanje dovodi do fenomena gašenja vodonične fuzije u celoj zvezdi. Međutim, razmotrimo sudbinu jezgra zvezde i spoljnog omotača zasebno...

Ako ste pomislili da će gašenje fuzije ohladiti zvezdino jezgro - upravo je suprotno. Fuzija je kao voda koja kipi iz posude koju ste upravo skinuli sa šporeta, istog momenta voda prestaje da se preliva iz posude. I na 99C i na 100C je ista količina vode u posudi, samo je razlika da li voda ključa. Dakle, zvezda počinje da se kontrahuje istog momenta kako fuzija prestaje, jezgro se usled te gravitaciona kontrakcije skuplja na manju zapreminu i temperatura unutar jezgra skače. Ovo je fundamentalna osobina zvezda glavnog niza: zamislite zvezdu kao elastični balon čiji je prečnik u konstantnoj ravnoteži između fuzije koja teži da zvezdu uveća i razbaca spolja, i gravitacije ogromne zvezdane mase koja zvezdu teži da sabije u mnogo manju masu. Kad jedna od te dve sile prestane da deluje, sve ode na drugu stranu. Pošto gravitacija ne može da prestane da deluje... Barem u ovom našem Univerzumu, jelte - upravo to se dešava sa jezgrom ugašenog subgiganta, kontrakcija jezgra daje povećanje temperature ali se slično manifestuje i na spoljnim slojevima - oni se ne šire usled porasta temperature jezgra. Fali im fuzija u konvektivnom sloju za širenje, dakle spoljni slojevi takođe zavise od balansa fuzije i gravitacije, tako da i tu sledi kontrakcija. Oni u celoj ovoj igri samo prate jezgro, ne predvode proces već kad im oduzmemo fuziju ostaje da inertno reaguju svojom zapreminom koja zavisi od temperature. Imajte ponovo u vidu: voda koja ključa preliva se iz posude (gravitacija + fuzija), voda koja ne ključa ostaje u posudi (gravitacija).

Dakle apsurdno ali zvezda nakon što je potrošila vodonik postaje vrelija i manja u prečniku. Proces traje relativno kratko, nekoliko miliona godina i jezgro veoma brzo postiže visoke temperature koje su potrebne da se nagomilani helijum upali u fuziji, tako da kompletna zvezdana fabrika počinje ponovo da radi i da ispumpava energiju iz jezgra ka omotaču. Ovo je poznato kao kraj glavnog niza na dijagramu i tačna masa jezgra odnosno zvezde koja je potrebna za ovaj proces je data kao tzv Schönberg-Chandrasekhar (S-C) limit koji predstavlja procenat mase jezgra u odnosu na celu zvezdu (tipično 10-15%). Samo u opsegu između 1.5 Sunčevih i 6-8 Sunčevih masa može ovaj scenario da bude realizovan, dakle jezgro gasi hidrogensku fuziju, kontrakcija sledi i potom se pali helijum. Ispod te granice nema dovoljno zvezdane mase za dovoljnu kontrakciju i helijum ostaje neiskorišćen; iznad te mase jezgro je previše masivno i nehomogeno pošto helijum već gori.

Sve goreopisano daje vrlo karakterističnu malu petljicu, takoreći udicu (engl. hook) na Hercšprung-Raselovom dijagramu. Pošto je ova faza kratkotrajna, vrlo su male šanse da ugledamo zvezdu u tom momentu, tako da je prostor na H-R dijagramu između vrha glavnog niza i početka crvenih giganata relativno prazan. To je sam autor prvi uočio i poznato je kao Hercšprungova pukotina (engl. gap). Jedna od veoma retkih zvezda da znamo da je u ovoj fazi je Gamma Cygni, najsjajnija zvezda na snimku:

Međutim, ni to nije glavna tema, tema su zvezde masivnije od subgiganta, odnosno one koje prevazilaze S-C limit. Ovi giganti upravo zahvaljujući svojoj većoj masi  mogu dalje da stignu u evoluciji, tačnije ove zvezde regularno vrše fuziju helijuma koja produkuje u jezgru ugljenik i kiseonik. Ako zvezda ima ispod osam Sunčevih masa ona nikad neće moći da upali ugljenik i kiseonik uredno napakovan u jezgru; takva zvezda odbacuje svoje spoljne slojeve u obliku planetarne magline i ostaje vrelo jezgro kao beli patuljak. Kod veće mase odnosno pravih giganata ugljenična fuzija nastupa i odvija se sve do gvožđa; ovako gusto jezgro postaje nestabilno i preduslov je da eksplozija supernove tip II u jednom momentu nastupi.

Mehanizam je prilično fascinantan: supergigant vremenom gomila materiju u jezgru sukcesivnim fuzijama gde nastaju gvožđe i nikal. Ova dva elementa dalje ne mogu da stupaju u fuziju a da to bude energetski efikasno za zvezdu, tačnije traži više energije nego što oslobađa, pa se s toga i ne dešava. Ogromna masa jezgra se drži samo na osnovu pritiska degenerisanih neutrona, jednog momenta se cela konstrukcija ruši i u sekundama zvezda se obruši u samu sebe. Analogija je kad imate veliko klizište i zemljotres koji aktiviraju vulkansku erupciju (hint: erupcija St. Helens vulkana), do erupcije ne bi došlo da se vulkan nije urušio. Ovo je samo analogija, do erupcije bi svakako došlo ali kasnije; lom strukture vulkana je uzrokovao da se to desi baš tad.

Primer zvezde supergiganta je upravo gorepomenuta Alfa Perseja.

 

Ignorišite hromatsku aberaciju teleobjektiva; on se ponaša kao ahromat a to na malim aperturama kao kod fotografskih objektiva (ovde f5 na 135mm, dakle 27mm) ne igra neku preteranu ulogu. Ovaj f-odnos bi na 80mm ahromatu napravio potpunu brljotinu od fotografije, a još veće aperture ahromata sa tim odnosom se generalno i ne proizvode - a mogle bi (šta mislite zašto?). Ako imamo isti f-odnos onda je hromatska aberacija izraženija kako apertura raste, čak ni apohromati tripleti na 130mm aperture ponekad nemaju vrhunsku korekciju boja, iako su praktično svi f7. Da su f5 smem da se kladim da bi situacija bila još lošija.

Ovo je razlog zašto je širokougaona astrofotografija moguća i relativno jeftinim, takoreći ahromatskim  objektivima. Dakle Mirfak je odavno poznat kao zvezda koja nije promenljiva i stoga je njen spektar poznat kao etalon za spektrografsku kalibraciju (F5 Ib). Pošto se u H-R dijagramu ova zvezda nalazi usred zone gde su smeštene cefeide, ali ne pripada cefeidama, Mirfak je bio dragocena zvezda za kalibraciju udaljenosti do cefeida.

Britanski astronom ne baš tako britanskog imena Jacques Melotte i Šveđanin Per Collinder su obojica svaki za sebe napravili katalog zvezdanih jata, većinom otvorenih. Žak je to učinio 1915. godine a Per 16 godina kasnije, upravo zbog vremenske distance je prvi katalog sastavljen iz 245 objekata a drugi iz skoro duplo više (471). U oba ova kataloga otvoreno jato o kome reč je označeno kao Melotte 20 ili Collinder 39 i na animaciji su prikazane glavne članice jata:

 

Jato se jednostavno zove Alpha Persei Cluster. Kao što se da primetiti čine ga uglavnom plave zvezde spektralne klase B; ukupno je preko 500 članica identifikovano a udaljenost između jata i nas je oko 500 svetlosnih godina. Starost ove zvezdane gomile nije preterano velika: 50-70 miliona naših godina.

Premda relativno veliko (najbolje se vidi dvogledom) ovo nije jedino otvoreno jato u tom delu Perseja. Jedan od najbitnijih ljudi u teleskopskoj industriji u XX veku je Al Negler. On je otprilike najvećim delom usmerio industriju okulara u pravcu koji vlada danas: široko i dobro korigovano polje po pitanju aberacija na rubovima je nekada bilo nemoguće. Koristili su se raznorazni vojni, mikroskopski, svakojaki okulari i dizajni gde su dominirali jeftini Plösl i Ortho okulari - sve je to matori Al promenio (u svoju finansijsku korist, ali mu je oprošteno).

I kad je naciljao NGC1245 i pokazao svojoj unuci, dete je odmah prepoznalo na šta (na koga) ovo malo i zbijeno jato liči. Dakle, i Stellarium i celokupna astronomska amaterska zajednica danas znaju ovo jato kao Patrika, najboljeg druga Sunđer Boba. Nekad su američka deca bežala od petokrake...

 

Ovo jato je otkrio, logično, Herschell i u principu može da se detektuje dvogledom na tamnom nebu kao sumnjiva mrljica. Zvezde koje čine jato imaju sjaj ispod 12mag što je veselo i za prosečne teleskope (lično smatram svoj 6" reflektor prosečnom aperturom pre svega iz razloga što ima mnogo apo refraktora od oko 80mm koji obaraju statistiku), dakle detektabilno je ali neće baš oko da vam izbiju pojedinačne članice ovog jata. Još malo statistike: ovo jato je staro oko milijardu godina.

A što se tiče debelog Patrika - opet još malo statistike: nemojte reći svojoj deci da je on predvodnik izmišljenih karaktera sa najnižom IQ vrednošću, mada sumnjam da nekog ta statistika uopšte zanima. Ukoliko ipak zanima, izvor je ovaj.