Luneta Repsolda i gwiazdy magnetyczne

 

 

W 1949 roku luneta Repsolda wróciła z krakowskiego warsztatu  do dawnego prywatnego obserwatorium Leo von Wutschichowskiego w Białkowie. Z nowym, choć tymczasowym obiektywem o średnicy 25cm, ponownie  była  gotowa do obserwacji. W tym samym roku rozpoczął pracę teleskop Hale'a  - największy zwierciadlany teleskop świata, o nieporównywalnie większej średnicy, równej 508cm. Pieniądze na budowę wyłożyła Fundacja Rockefellera, a stanął w prywatnym obserwatorium, na górze Palomar niedaleko Los Angeles. Znalezienie kolejnych podobieństw między nim, a lunetą Repsolda może być trudne. Jednak trzeba pamiętać, że teleskop i obserwatorium to nie wszystko. Bez odpowiednio przygotowanego obserwatora, każdy teleskop, nawet największy, może być bezużyteczny.    Astronomowie wrocławscy zaczynali z zupełnie innego pułapu, ale mieli podobne zainteresowania, co ich amerykańscy koledzy.  Ścisła współpraca, podjęta pod koniec lat 50. między Wrocławiem, a obserwatorium palomarskim zaowocowała ważnymi odkryciami. Można powiedzieć, że w pewnym okresie, oba teleskopy świetnie się uzupełniały, z dużą korzyścią dla światowej astronomii.

 

Zaznaczenie 016hxtysk
Uroczysty wykład na inaugurację pracy teleskopu Hale'a. Duża publiczność zmieściła się nie tylko pod kopułą o średnicy 42 metrów, ale również pod samym teleskopem.

 

Nazwanie największego teleskopu na świecie od nazwiska amerykańskiego astronoma Georga Hale'a było hołdem dla jego niezwykłych kwalifikacji. Niewielu astronomów łączyło w sobie cechy wybitnego instrumentalisty, obserwatora, teoretyka i organizatora. Hale zaprojektował i zbudował zupełnie  nowy rodzaj aparatury pomiarowej Słońca, która dostarczyła pierwszych dowodów na istnienie sił magnetycznych poza Ziemią. Jeszcze bardziej pomysłowe obserwacje pozwoliły powiązać magnetyzm Słońca z plamami na jego powierzchni. Zaskakujące zachowanie pól magnetycznych na Słońcu podczas kolejnego  cyklu plamotwórczego było impulsem dla powstania w 1961 roku, jakościowego modelu wyjaśniającego dynamikę aktywności słonecznej. Jego autorem był Horace Babcock, współpracownik Hale'a, który  już w 1947 roku  zapisał się w historii jako  odkrywca  pierwszej (poza Słońcem) gwiazdy magnetycznej.

 

magnetic mega star discovery challenges black hole theory
Wizja artystyczna gwiazdy magnetycznej, źródło: ESO

 

Babcock, w kolejnej dekadzie odnalazł przy pomocy teleskopu Hale'a kilkadziesiąt gwiazd, dla których udało mu się wyznaczyć wartość pola magnetycznego. Powtórzenie pomiarów ujawniło, że w przypadku niektórych z nich, wartość pola magnetycznego ulega okresowym wahaniom. Były to zupełnie inne zmiany, niż te obserwowane na Słońcu w cyklu 22-letnim. Wartość pola magnetycznego tych gwiazd  zauważalnie oscylowała tak, że potrafiła wzrosnąć, opaść i znów wzrosnąć w ciągu zaledwie kilku dni.  Przybliżyć do wyjaśnienia natury tych gwiazd mogły obserwacje ewentualnych zmian ich jasności. Fotometr fotoelektryczny nadawał się do tego najlepiej, ostatecznie był to  sprawdzian dla umiejętności jednego obserwatora, 32-letniego asystenta obserwatorium wrocławskiego, Tadeusza Jarzębowskiego.  

 plik7as
Pod lunetą Repsolda w obserwatorium w Białkowie stoi Tadeusz Jarzębowski, lata 50. XX w.

 

Tadeusz Jarzębowski  pochodził z południowych  rubieży II Reczpospolitej, obecnych terenów zachodniej Ukrainy. Wojna zastała go jako małego chłopca, gdy przebywał wraz z rodziną w okolicach Grudziądza.  Gdy skończył 14 lat, został skierowany do pracy przymusowej jako elektromonter. Pod koniec wojny uciekł Niemcom i trafił do Wrocławia, gdzie rozpoczął studia astronomiczne. Skończył je w 1951 roku, ale już w trakcie studiów dał się poznać jako  utalentowany instrumentalista, dostosowując stare lunety Repsolda do pracy z fotometrem. Przez pierwsze lata fotometry z Wrocławia i Białkowa służyły głównie profesorowi Eugeniuszowi Rybce. Powstawał katalog standardów fotometrycznych, czyli gwiazd wzorcowych, o stałej, znanej jasności. Miały one służyć za punkty odniesienia dla wyznaczania jasnosci gwiazd zmiennych, jako tzw. gwiazdy porównania.  W 1958 roku ukazuje się pierwsza praca Jarzębowskiego, oparta na pomiarach fotometrem. Prezentuje w niej zmiany jasności gwiazdy RS Wężownika, której wybuch obserwowano we Wrocławiu. W tym samym roku Babcock publikuje swój katalog gwiazd magnetycznych, zawierający 89 gwiazd. W spolaryzowanym świecie czasów zimnej wojny,  otwiera się między ośrodkiem polskim i amerykańskim gorąca linia, w  znaczeniu jak najbardziej pozytywnym. 

 

babcock ksjd
 H. Babcock przy spektrografie dołączonym do teleskopu Hale'a

 

Jarzębowski  po konsultacji z Babcockiem, wybiera z katalogu te gwiazdy, których pola magnetyczne wykazują najbardziej regularne wahania. Chce  sprawdzić, czy w podobnych skalach czasowych występują zwiazane z nimi, zmiany jasności. Ostatecznie padło na 7 gwiazd, w tym na Cor Caroli (Serce Karola), najjaśniejszą gwiazdę z Psów Gończych, bez trudu widoczą niedaleko Wielkiego Wozu. Już na etapie zbierania materiału wyniki były bardzo interesujące, tak, że Babcock postanowił zachęcić innych do podjęcia identycznych badań.

Zaznaczenie 008sksue
  Publikacja - ogłoszenie o potrzebie rozpoczęcia intensywnych obserwacji gwiazd magnetycznych za pomocą fotometrów fotoelektrycznych z 1960 roku.  Wymienieni przed Jarzębowskim obserwatorzy byli pionierami badań jasności gwiazd magnetycznych na początku lat 50.

 

Gwiazdy o okresowej zmienności, ujawniającej się występowaniem co kilka dni  płytkich minimów i maksimów jasności,  były trudne do obserwacji w naszych warunkach klimatycznych. Obserwacje musiały być zaplanowane na kilka mięsięcy, żeby zebrać odpowiednio dużo materiału do analizy okresowości.  Jasność gwiazdy z każdej obserwacyjnej nocy wyznaczano poprzez zestawienie z gwiazdą porównania. W praktyce oznaczało to kierowanie teleskopu z fotometrem na przemian, raz na gwiazdę badaną, a raz na gwiazdę porówniania i tak kilka razy dla pewności. Dodatkowo rejestrowano natężenie tła nieba, kierując teleskop w puste pole, niedaleko każdej z gwiazd. Osiągnięcie zadowalających wyników wymagało bardzo dobrej znajomości aparatury, wprawy i doświadczenia.  Jednym z trudniejszych obiektów była gwiazda magnetyczna 53 Cam, której zmiany jasności zostały odkryte właśnie przez Jarzębowskiego.

 

Zaznaczenie 015isuwh
Porównanie zmienności magnetycznej i  zmian jasności dla gwiazdy 53 Cam. Wycinek z przełomowej publikacji "Relation between light-variation and magnetic variation in magnetic variables" T. Jarzębowski, 1960

 

Była to gwiazda o najsilniejszym polu magnetycznym z katalogu Babcocka, ale amplituda zmian jasności była bardzo mała, tak mała, że po pierwszych obserwacjach, które trafiały  poza minima i maksima, można było odnieść wrażenie, ze jej jasność jest stała. Jednak Jarzębowski kontynuował badania i dopiero większy materiał ujawnił cykliczne spadki i wzrosty jasności. Od stycznia do maja 1959 roku wykonał 460 porównań między nią, a gwiazdą porównania o podobnej jasności. Jarzębowski odkrył zmiany jasności postępujące z okresem dokładnie 8,03 dni, natomiast okres wyznaczony przez Babcocka z obserwacji  zmian pola magnetycznego był tylko o godzinę krótszy. Oba wyznaczenia były zgodne w granicach błędów, więc można było przyjąć, że zmiany pola magnetycznego i zmiany jasności mają tą  samą przyczynę.

 

 Efekt "latarni morskiej" w zmianach jasności i pola magnetycznego. Gwiazda rotując uwydatnia kolejne obszary pola magnetycznego w regularnych odstepach czasu. Wtórnym zjawiskiem są zmiany jasności, jako że pole magnetyczne sprawia, że powierzchnia gwiazdy jak i rozkład materii w jej najbliższym otoczeniu są niejednorodne. 

 

Gwiazdy magnetyczne są  młodsze i gorętsze od Słońca, dlatego   modele słoneczne, wyjaśniające pochodzenie i zachowanie pola magnetycznego nie mają dla nich zastosowania. W obserwacjach ciężko też szukać analogii do słonecznego cyklu aktywności. Ich pole magnetyczne jest pierwotne, tzn. zostało przejęte przez gwiazdę na etapie jej formowania z aktywnego magnetycznie ośrodka międzygwiazdowego. Dalsza ewolucja gwiazdy zablokowała możliwość jego zmiany, pole magnetyczne zostało w pewien sposób  wmrożone w jej strukturę. Bardzo regularne zmiany natężenia pola, obserwowane z Ziemi wynikają tylko z nachylenia osi pola magnetycznego względem osi obrotu gwiazdy. Pełen obrót zajmuje gwieździe właśnie kilka dni. W tym czasie raz bardziej w kierunku obserwatora ustawia się biegun północny pola magnetycznego, a raz biegun południowy. Obserwujemy efekt podobny do świecenia latarni morskiej, zarówno w pomiarach pola magnetycznego, jak też w pomiarach jasności. Gwiazdy magnetyczne to fantastyczne laboratoria dla lepszego zrozumienia oddziaływań materii z polem magnetycznym. Moim zdaniem nie ma ciekawszych obiektów, żeby badać zjawiska fizyczne w skali kosmicznej. Zajmowałem się nimi przez jakiś czas, nawet z małym sukcesem na polu szukania zmian jasności, później miałem okazję spróbować swoich sił z lunetą Repsolda, dlatego z wielkim podziwem patrzę na pionierskie lata wrocławskiej fotometrii.

Chciałbyś otrzymywać powiadomienia o nowościach na stronie? Zostaw maila niżej.
©{2019} Tata Astronom. Wszelkie prawa zastrzeżone. Strona stworzona w oparciu o JoomShaper.

Search


Warning: "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /plugins/system/helix3/core/classes/Minifier.php on line 227