Algol
Algol, Beta Persei, to jasna gwiazda wielokrotna znajdująca się w Perseuszu. Jest drugą najjaśniejszą gwiazdą w tej konstelacji, po Mirfak, Alfa Persei. Gwiazda znana jest również jako Gorgona, Gorgonea Prima, Demon Star i El Ghoul. Leży w przybliżonej odległości 90 lat świetlnych od Ziemi i ma widoczną magnitudo, która waha się między 2,12 a 3,4.
Nazwa Algol pochodzi od arabskiej frazy „raʾs al-ghūl,” co oznacza „głowę ghula” lub „głowę demona”. W Perseuszu, gwiazda reprezentuje głowę Gorgony Meduzy, mitycznego potwora o tak przerażającym wyglądzie, że samo spojrzenie na nią zamieniało ludzi w kamień.
Algol, Beta Persei, image: Wikisky
Algol jest jedną z najbardziej znanych gwiazd zmiennych na niebie i prototypem klasy gwiazd zmiennych zaćmieniowych znanych jako zmienne typu Algol. Jest to układ potrójny gwiazd składający się z Beta Persei Aa1, gwiazdy ciągu głównego klasy B, Beta Persei Aa2, pomarańczowego subgiganta, oraz Beta Persei Ab, słabszej gwiazdy klasy A. Beta Persei Aa1 i Aa2 tworzą parę podwójną. Są bardzo blisko siebie (dzieli je średnio tylko 0,06 jednostki astronomicznej, czyli około 1/17 odległości między Ziemią a Słońcem) i krążą dość szybko. Gdy krążą wokół siebie, gwiazdy przechodzą przed sobą, powodując zaćmienia.
Algol (β Persei) to układ potrójny gwiazd (Algol A, B i C) w gwiazdozbiorze Perseusza, w którym duży i jasny pierwotny Algol A jest regularnie zaćmiewany przez ciemniejszy Algol B co 2,87 dnia. Zaćmiewającą się parę podwójną oddziela od siebie zaledwie 0,062 jednostki astronomicznej (AU), tak blisko, że Algol A powoli pochłania mniej masywnego Algola B, nieustannie usuwając jego zewnętrzne warstwy. Animacja ta została zmontowana z 55 obrazów interferometru CHARA w paśmie H bliskiej podczerwieni, posortowanych według fazy orbitalnej. Ponieważ niektóre fazy są słabo pokryte, B przeskakuje w niektórych punktach na swojej drodze. Faza każdego obrazu jest wskazana na dole po lewej stronie. Obrazy różnią się jakością, ale najlepsze z nich mają rozdzielczość 0,5 milisekundy, czyli około 200 razy lepszą niż Kosmiczny Teleskop Hubble’a. (Jedna milirysekunda jest wielkości ćwiartki na szczycie Wieży Eiffla widzianej z Nowego Jorku). Widoczne są zniekształcenia pływowe Algola B, które nadają mu wydłużony wygląd. Zniekształcenia pływowe powodują również efekt „pociemnienia grawitacyjnego”, przez co na znacznej liczbie zdjęć Algola B, krawędzie lub „kończyny” obrazu są w rzeczywistości jaśniejsze od centrum. Obraz: Dr. Fabien Baron, Dept. of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
Jasność Algola jest zwykle na poziomie magnitudo 2,1, z 10-godzinnymi zaćmieniami występującymi co 2,867328 dni (2 dni, 20 godzin i 49 minut), kiedy słabsza Beta Persei Aa2 przechodzi przed Beta Persei Aa1 i magnitudo układu spada do 3,4. Gdy jaśniejszy składnik przechodzi przed słabszym, następuje zaćmienie wtórne, ale nie można go wykryć wizualnie, a jedynie fotoelektrycznie. W układzie tym wykryto również trzeci składnik, znacznie słabszy od dwóch pozostałych gwiazd. Krąży on wokół głównej pary podwójnej co 1,85 roku.
Interpolacja orbity Aa2 wokół Aa1 ze skupieniem na Aa1.
Zdjęcia wykonane interferometrem CHARA w paśmie H bliskiej podczerwieni. Animacja wykonana w programie Mathematica przez Simona Tyrana (Yukterez, Wiedeń, 2.2.2016). Fazy posortowane według Stigmatella Aurantiaca.
Podobny mechanizm działa w innych typach zaćmieniowych gwiazd podwójnych. To, co odróżnia zmienne typu Algol od np. zmiennych typu Beta Lyrae i W Ursae Majoris, to fakt, że gwiazdy typu Algol mają kształt kulisty lub lekko elipsoidalny. Ich składniki nie są tak blisko siebie, aby powodować deformacje kształtu, co ma miejsce w przypadku pozostałych dwóch typów.
Zaćmienia Algola można obserwować bez teleskopu. Jasność gwiazdy może być czasami widziana jako spadająca i wzrastająca tej samej nocy. Dwie pobliskie gwiazdy, Epsilon Persei (mag. 2,88) i Almach (mag. 2,1) mogą być używane jako punkt odniesienia podczas obserwacji postępu zaćmień.
Algol, Epsilon Persei i Almach, image: Wikisky
ALGOL PARADOX
Obserwacje Algola doprowadziły do paradoksu Algola, który polegał na rozbieżności między masą i etapem ewolucji obu składników zaćmieniowego układu podwójnego. Początkowo system gwiazdowy wydawał się ewoluować w sposób, który przeczył ustalonym przekonaniom na temat ewolucji gwiazd.
Badania Algola podważyły teorię, że tempo ewolucji gwiazd zależy od ich masy, co oznacza, że im większa masa, tym szybciej gwiazda wyewoluuje poza ciąg główny. Nie wydaje się, aby tak było w przypadku Algola. Mimo, że oba składniki układu podwójnego uformowały się mniej więcej w tym samym czasie, główna, masywniejsza gwiazda w układzie jest wciąż na ciągu głównym, podczas gdy mniej masywny składnik wtórny ewoluował w subgiganta.
Układ Algol tak jak wyglądał 12 sierpnia 2009 roku. Nie jest to artystyczne przedstawienie, ale raczej prawdziwy dwuwymiarowy obraz o rozdzielczości 1/2 milirysekundy w paśmie H bliskiej podczerwieni, zrekonstruowany z danych interferometru CHARA. Wydłużony wygląd Algola B i okrągły wygląd Algola A są prawdziwe. Natomiast kształt Algola C jest artefaktem. Obraz: Dr Fabien Baron, Dept. of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-1090
Paradoks tłumaczy się transferem masy, zjawiskiem, które nie jest rzadkie w bliskich gwiazdach podwójnych. Bardziej rozwinięty składnik wtórny nie zawsze był mniej masywny, ale przepływ materii pomiędzy gwiazdami zakłócił normalny proces ewolucji i pierwotnie bardziej masywna gwiazda (w tym przypadku subgigant) straciła znaczną część swojej masy na rzecz towarzysza (gwiazdy ciągu głównego).
Dziewiętnastowieczny francuski astronom Édouard Roche był pierwszym, który wyjaśnił mechanikę akrecji zachodzącej w bliskich układach podwójnych. Każda gwiazda ma otaczający ją region w kształcie łzy, zwany obecnie płatem Roche’a, który zawiera orbitującą materię związaną grawitacyjnie z gwiazdą. Wierzchołek tego obszaru skierowany jest w kierunku gwiazdy towarzyszącej. Płat Roche’a reprezentuje maksimum, jakie gwiazda może osiągnąć, zanim zacznie przekazywać materię do towarzysza. Gdy gwiazda przekroczy swój płat Roche’a, materia poza płatem spada do płata Roche’a gwiazdy towarzyszącej. Z czasem bardziej masywna i wyewoluowana gwiazda zrzuca wiele swojej materii, która jest akreowana przez towarzysza, który następnie stopniowo staje się bardziej masywny.
FAKTY
Algol był jedną z pierwszych nienowotworowych gwiazd zmiennych, jakie kiedykolwiek odkryto. Gwiazda ta znana jest od czasów starożytnych. Najstarsza pisemna wzmianka o jej odkryciu – starożytny egipski kalendarz szczęśliwych i pechowych dni – ma około 3200 lat.
Gwiazda była kojarzona z demonami, przemocą i śmiercią w różnych kulturach: ghule w świecie arabskim, Gorgona w mitologii greckiej i Rōsh ha Sāṭān (Głowa Szatana) w folklorze hebrajskim. Łacińska nazwa gwiazdy w XVI wieku brzmiała Caput Larvae, co oznacza „Głowa Widma”. Średniowieczni astrologowie uważali Algol za jedną z najbardziej pechowych gwiazd. Była to jedna z 15 gwiazd Behenianu, uważana za źródło astrologicznej mocy i wykorzystywana w różnych rytuałach.
Perseus and Caput Medusæ, plate 6 in Urania’s Mirror, a set of celestial cards accompanied by A familiar treatise on astronomy … by Jehoshaphat Aspin. London. Astronomiczny wykres pokazujący Perseusza trzymającego krwawy miecz i odciętą głowę Meduzy tworzącej constellation.
Algol jest czasami nazywany Gorgonea Prima, w odniesieniu do Gorgon Meduzy. Jest to najjaśniejsza z kwartetu gwiazd zwanych Gorgonea. Pozostałe trzy gwiazdy, wszystkie położone w pobliżu Algola, to Pi Persei (π Persei, Gorgonea Secunda), biała gwiazda ciągu głównego o jasności pozornej 4,7, Rho Persei (ρ Persei, Gorgonea Tertia), czerwonawy (klasa M) jasny olbrzym o jasności wizualnej 3.39, oraz Omega Persei (ω Persei, Gorgonea Quarta), pomarańczowy olbrzym o magnitudzie 4,6.
Algol z Pi, Rho i Omegą Persei, zdjęcie: Wikisky
Algol obecnie leży w odległości około 90 lat świetlnych, ale kiedyś był znacznie bliżej Układu Słonecznego. Około 7,3 miliona lat temu, znalazła się w odległości 9,8 lat świetlnych od Słońca i świeciła z magnitudo około -2,5, czyli znacznie jaśniej niż Syriusz dzisiaj. (Syriusz ma pozorną magnitudo -1,46.) Bliskość i masa Algola mogły spowodować wzrost – choć niewielki – liczby komet przybywających do wewnętrznych regionów Układu Słonecznego.
Dzisiaj Algol jest 61. najjaśniejszą gwiazdą na niebie w swojej najjaśniejszej fazie (mag. 2,12). Jest tylko nieznacznie słabszy od Deneboli (Beta Leonis, mag. 2.11) w Leo, Saiph (Kappa Orionis, mag. 2.09) w Orionie i Kochab (Beta Ursae Minoris, mag. 2.08) w Ursa Minor, i tylko nieznacznie przebija Muhlifain (Gamma Centauri, mag. 2.17) w Centaurze, Aspidiske (Iota Carinae, mag. 2.21) w Carina, i Suhail (Lambda Velorum, mag. 2.21) w Vela.
LOKACJA
Algol jest stosunkowo łatwy do odnalezienia, ponieważ znajduje się w tym samym obszarze nieba co Kasjopea i Wielki Kwadrat Pegaza, pomiędzy W Kasjopei i Plejadami. Jasne gwiazdy Kasjopei mogą być użyte do star-hopu do Mirfaka, najjaśniejszej gwiazdy w Perseuszu i centralnej gwiazdy gromady Alfa Persei, a następnie do Algola.
Mirfak leży wzdłuż urojonej linii przedłużonej od Gammy do Delty Kasjopei i tworzy trójkąt z Algolem i jasnym Almachem, Gamma Andromedae. Almach jest trzecią gwiazdą w łańcuchu, który prowadzi od Alpheratza i Wielkiej Kwadratury Pegaza do Perseusza. Mirach, środkowa gwiazda w łańcuchu, jest używana do odnajdywania Galaktyki Andromedy (M31) i Galaktyki Trójkąta (M33). Inne znane obiekty głębokiego nieba w tym regionie to Mgławica Kalifornia (NGC 1499) oraz mgławice Serce i Dusza (IC 1805 i IC 1848).
Lokalizacja algol, image: Wikisky
GWIAZDY ZMIENNE ALGOL
Algol jest najlepiej znaną gwiazdą zmienną swojego typu, ale znana jest niezliczona ilość innych zmiennych Algola. W 2003 roku Ogólny Katalog Gwiazd Zmiennych wymieniał ponad 3500 takich gwiazd, co stanowiło 9% wszystkich znanych zmiennych.
Zmienność Algola została po raz pierwszy poprawnie wyjaśniona przez angielskiego astronoma-amatora Johna Goodricke’a w 1782 roku, gdy miał on zaledwie 18 lat. Po obserwacji gwiazdy w celu wyznaczenia okresu jej wahań światła zasugerował, że Algol jest tym, co obecnie znamy jako zaćmiewającą gwiazdę podwójną, tzn. że jest ona okresowo zaćmiewana przez ciemniejszego towarzysza o prawie takich samych rozmiarach jak ona sama. Goodricke odkrył również okresową zmienność Delta Cephei, prototypu gwiazd zmiennych typu cefeid.
Do widocznych gwiazd zmiennych typu Algol należą Mintaka (Delta Orionis, mag. 2,23), najdalej na zachód wysunięta gwiazda Pasa Oriona, Alphecca (Alpha Coronae Borealis, mag. 2.23), najjaśniejsza gwiazda w Corona Borealis, Alsephina (Delta Velorum, mag. 2.00), druga najjaśniejsza gwiazda w Veli i jedna z gwiazd Fałszywego Krzyża, oraz Almaaz (Epsilon Aurigae, mag. 2.98), jedna z najjaśniejszych gwiazd w północnym gwiazdozbiorze Aurigi.
Algol – Beta Persei
Konstelacja: Perseusz
Wyższenie prawe: 03h 08m 10.13245s
Deklinacja: +40°57’20.3280”
Widoczna magnitudo: 2,12 – 3,39
Odległość: 90 lat świetlnych (28 parseków)
Nazwy i oznaczenia: 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
Klasa widmowa: B8V
Magnitudo absolutne: – 0,07
Masa: 3,17 masy słonecznej
Radius: 2,73 promienia słonecznego
Światłość: 182 luminozje słoneczne
Temperatura: 13 000 K
Prędkość rotacyjna: 49 km/s
Wiek: 570 milionów lat
Beta Persei Aa2
Klasa widmowa: K0IV
Magnitudo absolutne: 2,9
Masa: 0,70 masy Słońca
Radius: 3,48 promienia słonecznego
Światłość: 6,92 luminancji słonecznej
Temperatura: 4,500 K
Beta Persei Ab
Klasa widmowa: A7m
Absolutna magnitudo: 2,3
Masa: 1,76 masy słonecznej
Radius: 1,73 promienia słonecznego
Światłość: 10 luminancji słonecznych
Temperatura: 7,500 K
.