Algol
Algol, Beta Persei, on kirkas monitähti Perseuksessa. Se on tähdistön toiseksi kirkkain tähti Mirfakin, Alpha Persei, jälkeen. Tähti tunnetaan myös nimillä Gorgona, Gorgonea Prima, Demon Star ja El Ghoul. Se sijaitsee noin 90 valovuoden etäisyydellä Maasta, ja sen näennäinen magnitudi vaihtelee välillä 2,12-3,4.
Nimi Algol tulee arabiankielisestä sanonnasta ”raʾs al-ghūl”, joka tarkoittaa ”ghoulin päätä” tai ”demonin päätä”. Perseuksessa tähti edustaa Meduusan gorgonan päätä, myyttisen hirviön, joka oli ulkonäöltään niin kauhistuttava, että pelkkä sen katsominen muutti ihmiset kiveksi.
Algol, Beta Persei, kuva: Wikisky
Algol on yksi tunnetuimmista muuttuvista tähdistä taivaalla ja prototyyppi pimenevien muuttuvien tähtien luokalle, jota kutsutaan Algol-muuttujiksi. Se on kolmoistähtijärjestelmä, joka koostuu Beta Persei Aa1:stä, B-luokan pääjaksotähdestä, Beta Persei Aa2:sta, oranssista alijättiläisestä, ja Beta Persei Ab:stä, himmeämmästä A-luokan tähdestä. Beta Persei Aa1 ja Aa2 muodostavat kaksoistähtiparin. Ne ovat hyvin lähellä toisiaan (niiden etäisyys toisistaan on keskimäärin vain 0,06 astronomista yksikköä eli noin 1/17 Maan ja Auringon välisestä etäisyydestä), ja ne kiertävät melko nopeasti. Kierrellessään toisiaan tähdet kulkevat toistensa edestä aiheuttaen pimennyksiä.
Algol (β Persei) on Perseuksen tähdistössä sijaitseva kolmoistähtijärjestelmä (Algol A, B ja C), jossa suuri ja kirkas primaaritähti Algol A pimenee säännöllisesti himmeämmän Algol B:n toimesta 2,87 päivän välein. Pimenevän kaksoistähtiparin etäisyys toisistaan on vain 0,062 astronomista yksikköä (AU), niin lähellä, että Algol A kuluttaa hitaasti vähemmän massiivista Algol B:tä irrottamalla jatkuvasti Algol B:n uloimpia kerroksia. Tämä animaatio koottiin CHARA-interferometrin 55:stä lähi-infrapuna-alueen H-kaistalla otetusta kuvasta, jotka on lajiteltu kiertoradan vaiheen mukaan. Koska jotkin vaiheet on kuvattu huonosti, B hyppii joissakin kohdissa radallaan. Kunkin kuvan vaihe on merkitty vasempaan alareunaan. Kuvien laatu vaihtelee, mutta parhaiden kuvien resoluutio on 0,5 millikaarisekuntia eli noin 200 kertaa parempi kuin Hubble-avaruusteleskoopin. (Miljarisekunti on noin neljännesosan kokoinen Eiffel-tornin huippu New Yorkista katsottuna.) Algol B:n vuorovesivääristymät, jotka antavat sille pitkänomaisen ulkonäön, ovat helposti havaittavissa. Vuorovesivääristymät aiheuttavat myös painovoiman aiheuttamia pimentymisefektejä, jolloin merkittävässä osassa Algol B:n kuvia kuvan reuna-alueet ovat itse asiassa keskiosaa kirkkaampia. Kuva: Dr. Fabien Baron, Dept. of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
Algolin kirkkaus on tavallisesti magnitudissa 2,1, ja 10 tunnin pituisia pimennyksiä tapahtuu 2,867328 päivän välein (2 vuorokautta, 20 tuntia ja 49 minuuttia), jolloin himmeämpi Beta Persei Aa2 kulkee Beta Persei Aa1:n edestä ja systeemin magnitudi laskee 3,4:ään. Kun kirkkaampi komponentti kulkee himmeämmän edestä, syntyy sekundaarinen pimennys, mutta sitä ei voida havaita visuaalisesti vaan ainoastaan fotoelektrisesti. Järjestelmässä havaittiin myös kolmas komponentti, joka on paljon himmeämpi kuin kaksi muuta tähteä. Se kiertää pääkaksoistähtiparia 1,85 vuoden välein.
Interpolointi Aa2:n kiertoradasta Aa1:n ympärillä keskittyen Aa1:een.
Kuvat otettu CHARA-interferometrillä lähi-infrapunan H-kaistalla. Animaation on tehnyt Mathematica-ohjelmalla Simon Tyran (Yukterez, Wien, 2.2.2016). Stigmatella Aurantiacan mukaan lajitellut vaiheet.
Samankaltainen mekanismi on käytössä muunkinlaisissa pimenevissä kaksoistähdissä. Algol-tyyppiset muuttujat erottaa esimerkiksi Beta Lyrae- ja W Ursae Majoris -muuttujista se, että Algol-tyyppisillä tähdillä on pallomainen tai hieman ellipsinmuotoinen muoto. Niiden komponentit eivät ole niin lähellä toisiaan, että ne aiheuttaisivat muodonmuutoksia, kuten kahdessa muussa tyypissä.
Algolin pimennyksiä voi havaita ilman kaukoputkea. Tähden kirkkauden voi joskus nähdä laskevan ja nousevan samana yönä. Kahta läheistä tähteä, Epsilon Persei (mag. 2,88) ja Almach (mag. 2,1), voi käyttää vertailukohtana pimennysten etenemistä tarkkailtaessa.
Algol, Epsilon Persei ja Almach, kuva: Wikisky
ALGOL-PARADOKSI
Algolin havainnot johtivat Algol-paradoksiin, joka johtui pimenevän kaksoissysteemin kahden komponentin massan ja kehitysvaiheen välisestä erosta. Aluksi tähtijärjestelmä näytti kehittyvän tavalla, joka uhmasi vakiintuneita uskomuksia tähtien evoluutiosta.
Algolia koskevat tutkimukset kyseenalaistivat teorian, jonka mukaan tähtien evoluutionopeus riippuu niiden massasta, eli mitä suurempi massa, sitä nopeammin tähti kehittyy pois pääjaksosta. Näin ei näytä tapahtuvan Algolin kohdalla. Vaikka kaksoistähtijärjestelmän molemmat komponentit muodostuivat suunnilleen samaan aikaan, järjestelmän ensisijainen, massiivisempi tähti on edelleen pääjaksolla, kun taas vähemmän massiivinen toissijainen komponentti on kehittynyt alijättiläiseksi.
Algol-järjestelmä sellaisena kuin se näkyi 12. elokuuta 2009. Tämä ei ole taiteellinen esitys, vaan todellinen kaksiulotteinen kuva 1/2 millikaarisekunnin resoluutiolla lähi-infrapunan H-kaistalla, joka on rekonstruoitu CHARA-interferometrin tiedoista. Algol B:n pitkänomainen ulkonäkö ja Algol A:n pyöreä ulkonäkö ovat todellisia. Algol C:n muoto on kuitenkin artefakti. Kuva: Dr. Fabien Baron, Dept. of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
Paradoksi selittyy massansiirrolla, joka ei ole harvinainen ilmiö läheisissä kaksoistähdissä. Kehittyneempi sekundaarikomponentti ei aina ollut vähemmän massiivinen, vaan tähtien välinen materiaalivirta häiritsi normaalia evoluutioprosessia ja alun perin massiivisempi tähti (tässä tapauksessa alijättiläinen) menetti suuren osan massastaan seuralaiselleen (päätähdelle).
1800-luvun ranskalainen tähtitieteilijä Édouard Roche selitti ensimmäisenä läheisissä kaksoistähtijärjestelmissä tapahtuvan akkretoitumisen mekaniikan. Kummallakin tähdellä on pisaranmuotoinen ympäröivä alue, jota kutsutaan nykyään Roche-lohkoksi ja joka sisältää kiertävää materiaalia, joka on painovoimaisesti sidottu tähteen. Alueen kärki osoittaa seuralaisen tähden suuntaan. Roche-lohko edustaa suurinta arvoa, jonka tähti voi saavuttaa ennen kuin se alkaa siirtää materiaalia seuralaiselleen. Kun tähti ylittää Roche-lohkonsa, lohkon ulkopuolella oleva aine putoaa seuralustähden Roche-lohkoon. Ajan mittaan massiivisempi ja kehittyneempi tähti luopuu suuresta osasta ainettaan, joka siirtyy seuralaiselleen, joka sitten vähitellen muuttuu massiivisemmaksi.
FACTS
Algol oli yksi ensimmäisistä koskaan löydetyistä ei-nova-muuttuvista tähdistä. Tähti on tunnettu jo antiikin ajoista lähtien. Vanhin kirjallinen tieto sen löytymisestä – muinaisen Egyptin kalenteri onnekkaista ja epäonnisista päivistä – on noin 3 200 vuotta vanha.
Tähti on yhdistetty demoneihin, väkivaltaan ja kuolemaan eri kulttuureissa: ghouliin arabimaailmassa, gorgoniin kreikkalaisessa mytologiassa ja Rōsh ha Sāṭāniin (Saatanan pää) heprealaisessa kansanperinteessä. Tähden latinankielinen nimi 1500-luvulla oli Caput Larvae, joka tarkoittaa ”Spectre’s Head”. Keskiaikaiset astrologit pitivät Algolia yhtenä epäonnisimmista tähdistä. Se oli yksi 15 Behenian tähdestä, joiden uskottiin olevan astrologisen voiman lähde ja joita käytettiin erilaisissa rituaaleissa.
Perseus ja Caput Medusæ, levy 6 teoksessa Urania’s Mirror (Uranian peili), taivaankorttisarjassa, jonka liitteenä on Jehoshaphat Aspinin kirjoittama tuttu traktaatti tähtioppi astronomiasta ….. Lontoo. Tähtitieteellinen kartta, jossa Perseus pitää veristä miekkaa kädessään ja Medusan katkaistu pää muodostaa tähdistön.
Algolia kutsutaan joskus nimellä Gorgonea Prima, viitaten Medusan gorgooniin. Se on kirkkain Gorgonea-nimisestä tähtikvartetista. Kolme muuta tähteä, jotka kaikki sijaitsevat Algolin läheisyydessä, ovat Pi Persei (π Persei, Gorgonea Secunda), valkoinen pääjaksotähti, jonka näennäinen magnitudi on 4,7, Rho Persei (ρ Persei, Gorgonea Tertia), punertava (M-luokan) kirkas jättiläistähti, jonka näennäinen magnitudi on kolme.39, ja Omega Persei (ω Persei, Gorgonea Quarta), oranssi jättiläinen, jonka magnitudi on 4,6.
Algol ja Pi, Rho ja Omega Persei, kuva: Wikisky
Algol sijaitsee nykyisin noin 90 valovuoden etäisyydellä, mutta se oli aikoinaan paljon lähempänä aurinkokuntaa. Noin 7,3 miljoonaa vuotta sitten se tuli 9,8 valovuoden päähän Auringosta ja loisti noin -2,5 magnitudilla, mikä on paljon kirkkaampi kuin Sirius on nykyään. (Siriuksen näennäinen magnitudi on -1,46.) Algolin läheisyys ja massa ovat saattaneet aiheuttaa Aurinkokunnan sisäosiin tulevien komeettojen määrän lisääntymisen – vaikkakin pienen -.
Tänään Algol on kirkkaimmillaan (mag. 2,12) taivaan 61. kirkkain tähti. Se on vain hieman himmeämpi kuin Denebola (Beta Leonis, mag. 2,11) Leijonassa, Saiph (Kappa Orionis, mag. 2,09) Orionissa ja Kochab (Beta Ursae Minoris, mag. 2,08) Ursa Minorissa, ja se on juuri ja juuri himmeämpi kuin Muhlifain (Gamma Centauri, mag. 2,17) Centauruksessa, Aspidiske (Iota Carinae, mag. 2.21) Carinassa ja Suhail (Lambda Velorum, mag. 2.21) Velassa.
LÄHDE
Algol on suhteellisen helppo löytää, koska se sijaitsee samalla taivasalueella kuin Kassiopeia ja Pegasuksen suuri neliö, Kassiopeian W:n ja Plejadien välissä. Kassiopeian kirkkaiden tähtien avulla voidaan tähtihyppäämällä siirtyä Mirfakiin, Perseuksen kirkkaimpaan tähteen ja Alpha Persei -joukon keskustähteen, ja sen jälkeen Algoliin.
Mirfak sijaitsee kuvitteellisella linjalla, joka ulottuu Gamma- ja Delta Cassiopeiae:stä Delta Cassiopeiae:iin, ja se muodostaa kolmion Algolin ja kirkkaan Almachin, Gamma Andromedae:n kanssa. Almach on kolmas tähti ketjussa, joka johtaa Alpheratzista ja Pegasuksen suuresta neliöstä Perseukseen. Mirachia, ketjun keskimmäistä tähteä, käytetään Andromedan galaksin (M31) ja Triangulum-galaksin (M33) löytämiseen. Muita kuuluisia syvän taivaan kohteita tällä alueella ovat Kalifornian tähtisumu (NGC 1499) sekä Sydän- ja Sielusumut (IC 1805 ja IC 1848).
Algolin sijainti, kuva: Wikisky
ALGOLIN MUUTTUVAT
Algol on tyypiltään tunnetuin muuttuva tähti, mutta muitakin Algolin muuttuvia tunnetaan lukemattomia. Vuonna 2003 General Catalogue of Variable Stars -luettelossa lueteltiin yli 3500 muuttuvaa tähteä, mikä oli 9 % kaikista tunnetuista muuttuvista tähdistä.
Algolin muuttuvuuden selitti ensimmäisen kerran oikein englantilainen harrastajatähtitieteilijä John Goodricke vuonna 1782, jolloin hän oli vasta 18-vuotias. Havainnoituaan tähteä määritelläkseen sen valonvaihtelujen jakson hän ehdotti, että Algol oli se, minkä nykyään tunnemme pimenevänä kaksoistähtenä, eli että sen pimentää ajoittain himmeämpi seuralainen, joka on lähes samankokoinen kuin se itse. Goodricke löysi myös Delta Cephei:n, Cepheidien muuttuvien tähtien prototyypin, jaksollisen vaihtelun.
Näkyviä Algol-tyyppisiä muuttuvia tähtiä ovat Mintaka (Delta Orionis, mag. 2.23), Orionin vyön läntisin tähti, Alphecca (Alpha Coronae Borealis, mag. 2.23), Corona Borealiksen kirkkain tähti, Alsephina (Delta Velorum, mag. 2.00), Velan toiseksi kirkkain tähti ja yksi Väärän ristin tähdistä, ja Almaaz (Epsilon Aurigae, mag. 2.98), yksi pohjoisen Aurigan tähdistön kirkkaimmista tähdistä.
Algol – Beta Persei
Tähdistö: Perseus
Right ascension: 03h 08m 10.13245s
Deklinaatio:
Näkyvä magnitudi: 2.12 – 3.39
Etäisyys: 90 valovuotta (28 parsecia)
Nimet ja nimitykset: Algol, Demon Star, Gorgona, Gorgonea Prima, El Ghoul, Beta Persei (β Persei, β Per), 26 Persei, HD 19356, HR 936, BD+40°673, SAO 38592, FK5 111, PPM 46127, GC 3733, HIP 14576
Beta Persei Aa1
Tähtiluokka: B8V
Absoluuttinen magnitudi: – 0.07
Massa: Massa: 3.17 Auringon massaa
Säde: 2.73 Auringon sädettä
Luminositeetti: 182 Auringon luminositeettia
Lämpötila: 13,000 K
Kiertonopeus: 49 km/s
Aika: 570 miljoonaa vuotta
Beta Persei Aa2
Spektriluokka: K0IV
Absoluuttinen magnitudi: 2.9
Massa: 0.70 auringon massaa
Säde: Luminositeetti: 6.92 Auringon luminositeettia
Lämpötila:
Beta Persei Ab
Taajuus: 4,500 K
Spektriluokka: A7m
Absoluuttinen magnitudi: 2.3
Massa: Massa: 1,76 Auringon massaa
Säde: 1,73 Auringon sädettä
Luminositeetti: 10 Auringon luminositeettia
Lämpötila: 7,500 K