Lov na Metuzalema

U ovo vrijeme koronavirusa, taman se potrefilo da sam na godišnjem odmoru. Kod kuće, naravno. I tako ja smišljam što bih na večer mogao snimati iz svoje zvjezdarnice Apollo, kad na Facebooku vidim nekakvu objavu o najstarijoj zvijezdi u svemiru. Kako u zadnje vrijeme ljudi tamo svašta objavljuju, odlučio sam to malo pomnije istražiti. I što se ispostavilo? Zaista postoji ta nekakva najstarija zvijezda u svemiru. Mislim, pa normalno da postoji, jedna od svih mora biti najstarija. Ali gdje je? I nećete vjerovati, ona nam je pred samim nosom. Naravno, u svemirskim razmjerima. Udaljena je od nas samo 190 svjetlosnih godina. Dobro, na Internetu se mogu pronaći različite vrijednosti njezine udaljenosti, no ja sam uzeo onu koju sam našao na NASA-inim stranicama. Nerado koristim podatke s Wikipedije jer njih tamo mogu upisati svi koji žele i onda ispadne da to nije točno. Zato se priklanjam podacima koje su službeno objavile institucije koje se njima i bave. Mislio sam, pa to je sjajno, zvijezda nam je blizu, u dohvatu je mojih teleskopa pa zašto ju ne bih pokušao snimiti. Ne može se svatko pohvaliti da je snimio najstariju zvijezdu u svemiru. Ako sam mogao snimiti najcrveniju zvijezdu u svemiru, uz nju bi, kao još jedan trofej, odlično stajala i najstarija zvijezda. A gdje se točno nalazi? Njezin položaj je u zviježđu Vage, a magnituda joj je 7,21m. Više ili manje, opet različiti podaci na Internetu. No, to uopće nije važno (tog trenutka za mene, ali inače vrlo važan podatak) jer koje god magnitude od njih bila, u dometu je mojih teleskopa. I tako sam odlučio tog dana, kada padne mrak, otići u lov na Metuzalema, zvijezdu HD 140283, najstariju zvijezdu u svemiru. Napisao sam to u mailu mojem astronomskom kolegi Aleksandru Zorkiću, glavnom uredniku Astronomskog magazina, a on se "uhvatio na udicu" i rekao da ne zna koja je to zvijezda. I tu je sve počelo. Zahvaljujući tome, pred vama je najzanimljiviji članak o toj zvijezdi koji sam ja ikada vidio. Dogovorili smo se da ću ja snimiti zvijezdu, a on će pitati neke od znanstvenika u Srbiji što imaju za reći o tome da je ta zvijezda, ponekada, čak i starija od samog svemira. Da, da, podaci koji su dobiveni mjerenjima ukazivali su na to da bi ta zvijezda mogla biti starije i od svemira. A kako to nije moguće, bilo je vrijedno istražiti kako je moguće da su rezultati mjerenja to tako pokazivali. I eto, pred vama je članak koji jasno objašnjava tu problematiku i otkriva pravu istinu o Metuzalemu, najstarijoj zvijezdi u čitavom svemiru. A ja sam te noći kao i još jedne naknadne, snimio "nebeskog starkelju" Matuzalema. Slika je pred vama pa si pogledajte kako izgleda. Ako malo pomnije pogledate, zadržite pogled malo dulje, vidjet ćete da zbilja izgleda kao najstarija zvijezda. Što dulje gledate ona postaje sve starija. Ne vjerujete? Pokušajte. 😊

Danijel Reponj

 

Kako su astronomi odredili starost Metuzalema?

20 322 13 0 M F
Snimio Danijel Reponj. Fotografija u različitim veličinama

Posmatračka astronomija ima samo tri tehnike: astrometriju, fotometriju, i spektroskopiju.

Povremenim merenjem položaja HD 140283 na nebu (astrometrija!) u periodu od 8 godina astronomi su primetili da se on menja! U toku pola godine pomera se tamo-amo za 0.017 lučnih sekundi (paralaksa!). Odatle je sračunato da je ova zvezda na rastojanju od oko 200 svetlosnih godina. Ostatak pomeranja je rezultat stvarnog kretanja zvezde u ravni neba. Na rastojanju od 200 svetlosnih godina to odgovara brzini od 319 km u sekundi.

Prividni sjaj HD 140283 je 7.205 (fotometrija!). Zvezdu je dakle moguće videti i dvogledom. Koristeći prividnu veličinu i gore određeno rastojanje moguće je tada sračunati koliko vati ima ova zvezda. (Što je sjajnija za dato rastojanje utoliko ima više vati.) Nađeno je da emituje 4.8 puta više energije nego naše Sunce. 

Ključne rezultate je dala spektroskopija. Spektar HD 140283 je pokazao “plavi” Doplerov efekat pa je sračunato da nam se ova zvezda približava brzinom od 169 km u sekundi. Kombinujući tu vrednost sa brzinom zvezde u ravni neba (Pitagorina teorema!), dobijeno je da se HD 140283 kreće kroz prostor ukupnom brzinom od 361 km u sekundi. 

  kartaPoložaj Metuzalema u sazveđu Libra

Tako velika brzina, i njena orijentacija u prostoru, ukazuju da HD 140283 pripada halo-u naše Galaksije, i da je samo “prolazu”. To je prva indikacija da se radi o staroj zvezdi, jer halo svake galaksije odavno nema više prašine od koje bi se stvarale zvezde, pa zato nema ni novih, mladih zvezda. 

Dalje, spektar je pokazao da HD 140283 ima veoma malu količinu gvožđa u svojoj atmosferi, oko sto puta manje nego naše Sunce. S druge strane, spektar je pokazao da je temperature ove zvezde oko 5800 stepeni, ne mnogo drugačija od površinske temperature našeg Sunca. Zato je HD 140283 skoro čitav jedan vek bio poznat zvezdanim astronomima kao objekat sa “anomalnim” spektrom i odigrao je važnu ulogu u razumevanju nuklearnih procesa unutar zvezda i uopšte u razumevanju zvezdane evolucije.

Sada sledi standardna astronomska analiza. Koristeći luminoznost (koliko zvezda ima vati) i temperaturu lako je izračunati veličinu zvezde. (Za jednu istu temperaturu veća zvezda u celini zrači više.) Dobijeno je da je HD 140283 oko dva puta veći od Sunca!

Takve zvezde astronomi nazivaju pod-džinovima (subgiant na engleskom). Nuklearna astrofizika nam kaže da su one naredna faza u razvoju “normalnih” zvezda kao što je naše Sunce. Kod Sunca, glavni izvor energije je sinteza vodonika u helijum u samom jezgru. Kod pod-džinova, to jezgro se već ispunilo helijumom i fuzija se odigrava samo u ljusci oko jezgra.

Tu počinje ozbiljan račun. Tok evolucije određuje masa zvezde. (Veća masa daje veći pritisak u jezgru, dakle i veću temperature tamo, pa time i brže nuklearne reakcije i kraći životni vek.) Nuklearni astrofizičari tada rade proračune evolucije zvezda za razne vrednosti masa dok ne nađu istoriju koja dovodi do zvezde sa luminoznošću, temperaturom, i radijusom kao što je HD 140283. 

Dodatni faktor je hemijski sastav zvezde, jer zakoni kvantne mehanike su da se sve što je moguće odigrava u realnosti, pitanje je samo sa kolikom verovatnoćom. Fuzija vodonika u helijum je glavni izvor energije zvezda u njihovoj normalnoj fazi, ali ako su tu prisutni i teži elementi doći će do reakcija u kojima i oni učestvuju. Verovatnoća takvih reakcija je manja, i dobitak u energiji veći, ali sve se sabira pa time i vreme potrebno da se stigne do stanja koje sada ima HD 140283 se menja.

To je u stvari najkompleksnija faza ovakvih istraživanja. Astrofizičari polaze od posmatranog procentualnog prisustva raznih elemenata u atmosferi zvezda, na primer, u ovom slučaju od malog izmerenog postotka kiseonika i gvožđa, pa odatle, koristeći zakone hidrodinamike naprave model o raspodeli takvih elemenata u unutrašnjosti zvezde i onda modeliraju reakcije koje dovode do takvog stanja. Na svakom koraku uradi se i pažljiva procena neizbežnih raspona u rezultatima, tj. njihove tačnosti.

Već od samog početka takvih računa, kad god su astrofizičari određivali starost ove zvezde dobijali su visoke rezultate od 12 do 16 milijardi godina! To je uvek bilo interesantno ali nije zgledalo tako dramatično jer preciznost računa je bila nedovoljna i davala je veliki raspon. Tek posle deceniju duge studije objavljene 2013. g. došlo se konačno do preciznog i interesantnog rezultata: masa HD 140283 je oko 78% mase Sunca, a starost ove zvezde je 14.46 milijardi godina, sa tačnošću od 0.8 milijardi nagore ili nadole.

HD 140283 je tako postao Metuzalem.

Milan Mijić

U nastavku: 

Značaj Metuzalema (HD 140283)

Iz narednih brojeva može lako da se shvati značaj zvezde HD 140283 (u sazvežđu Vage), popularno nazvane Metuzalem i interes koji je ona izazvala:

Starost našeg Sunca i Sunčevog sistema: oko 5 milijardi godina
Starost diska naše Galaksije (kao strukture): od 7 do 10 milijardi godina
Starost zvezda u globularnim jatima naše Galaksije: od oko 12.5 do oko 13.4 milijardi godina
Epoha formiranja prvih zvezda (indirektna procena): pre oko 13.4 milijardi godina
Starost našeg Svemira (ili našeg „džepa“ u Svemiru): oko 13.8 milijardi godina
Starost Metuzalema: od oko 13.66 do 15.26 milijardi godina!

Srednja vrednost za starost Metuzalema je dakle oko 14.46 milijardi godina! Odatle su potekli naslovi od pre 5-6 godina pa sve do sada, da je nađena „zvezda starija od svemira!“ Što je naravno, nemoguće.

 


Komentari   

marino1
0 #3 marino1 14-04-2020 23:11
suti i ne otkrivaj projekte unaprijed..tvoj nano sat sa dogovorenim teretom je na redu voznje za ovu godinu!
ddragovic
0 #2 ddragovic 13-04-2020 23:30
Ti skoči u more da se ohladiš!
Bolje smišljaj kako ćemo da lansiramo balun u kosmos sa nano-satelitom i mojom slikom
marino1
+2 #1 marino1 13-04-2020 07:46
ee to nisam znao, al sada daj snimi neku (naj)mladJu plavusu pa da vidimo razliku u struku, ovaj izgledu :)

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži