Używaj starych notatek do oceniania gwiazdek

Gwiazdy zwykle nie ewoluują wystarczająco szybko, aby ludzie zauważyli, że zmieniają się w ciągu jednego życia. Nawet sto wcieleń nie byłoby możliwe – procesy astronomiczne są bardzo powolne. Ale nie zawsze. Istnieją pewne etapy ewolucji gwiazd, które zachodzą szybko, a kiedy już się pojawią, można je prześledzić wstecz. Nowy artykuł badawczy opublikowany w ArXiv w zeszłym tygodniu wykorzystuje obserwacje astronomiczne znalezione w starożytnych tekstach rzymskich, średniowiecznych zapisach astronomicznych i rękopisach z chińskiej dynastii Han, aby prześledzić niedawną ewolucję wielu jasnych gwiazd, w tym czerwonego olbrzyma Antaresa i Betelgeuse: jednej z najbardziej dynamiczne gwiazdy. Gwiazdy na naszym niebie. Na podstawie obserwacji w zapisie historycznym artykuł sugeruje, że Betelgeuse mogła niedawno przejść przez Szczelinę Hertzsprunga, etap przejściowy między gwiazdą ciągu głównego a jej obecną klasyfikacją jako wielkiego czerwonego olbrzyma.

Jeśli zamierzasz usunąć wszystkie pliki gwiazdy Na nocnym niebie, ze względu na ich kolor i jasność, zobaczysz, że większość gwiazd mieści się w wyraźnym wzorze znanym jako ciąg główny (faza życia gwiazdy z spalaniem wodoru), przy czym mniejsza liczba gwiazd spada na sekundę. klasa olbrzymów (umierające gwiazdy, które zużyły cały wodór w swoich jądrach). Skanowanie gwiazd w ten sposób i wykreślanie ich na wykresie nazywa się diagramem Hertzsprunga-Russella i jest użytecznym narzędziem do zrozumienia ewolucji gwiazd. Kluczową cechą mapy jest wyraźna luka między ciągiem głównym a olbrzymami, znana jako przerwa Hertzsprunga. Ta przerwa tak naprawdę nie oznacza, że ​​gwiazdy nie znajdują się w tej przerwie – raczej, że gwiazdy nie pozostają tam na długo. To przejście fazowe, które można przekroczyć za kilka tysięcy lat, co oznacza, że ​​uchwycenie gwiazdy w środku fazy jest rzadkie – stąd luka na diagramie.

Przy odrobinie szczęścia to krótkotrwałe przejście można teoretycznie zaobserwować w pisemnych zapisach historycznych ludzkości dla dowolnej liczby gwiazd.

Głównymi kandydatami do takich badań są pobliskie jasne czerwone olbrzymy widoczne gołym okiem – co oznacza, że ​​mogły być obserwowane i badane przed współczesnymi soczewkami teleskopowymi. Niektóre doskonałe przykłady to Antares, zmienny czerwony olbrzym w gwiazdozbiorze Skorpiona i Betelgeuse (prawe ramię Oriona), gwiazda mająca około 10 milionów lat, która nie spala już wodoru w swoim jądrze. Oczekuje się, że zbliżając się do końca swojego życia, Betelgeuse eksploduje w dramatyczną supernową w ciągu najbliższych 100 000 lat (z punktu widzenia astronomii, to niezbyt długo).

Większość naszej wiedzy o tych gwiazdach pochodzi z ostatnich obserwacji. Jednak współczesne techniki teledetekcji nie są doskonałe i przydatne jest posiadanie wielu nadmiarowych metodologii obliczania etapów ewolucji gwiazd. Tak więc zapisy historyczne mogą pomóc w potwierdzeniu lub ograniczeniu współczesnych przewidywań astrofizycznych.

Dowody historyczne: Betelgeuse w okresie przejściowym, dwie przeszkody, które się nie zmieniają

Główną oznaką przejścia przez przerwę Hertzsprunga jest zmiana koloru w kierunku czerwonego końca widma. Jako takie, historyczne opisy z Betelgeuse lub Antares, które odnoszą się do czegokolwiek innego niż czerwony, sugerują niedawną transmisję.

Możesz ulec pokusie odrzucenia tekstów historycznych jako potencjalnie mylących lub niedokładnych – poza tym niejasny opis gwiazdy jako „czerwonawej” nie jest naukowo użyteczny według dzisiejszych standardów. Jednak prawdziwa wartość dokumentów historycznych pojawia się, gdy starożytni pisarze porównują różne ciała astronomiczne: na przykład Betelgeuse z Saturnem lub Antares z Marsem. Tego typu dane dają nam bardziej mierzalny, choć wciąż przybliżony zestaw danych do pracy, ponieważ możemy dokonać takich samych porównań na dzisiejszym niebie za pomocą nowoczesnego sprzętu.

To jest dokładnie ten rodzaj danych, które udało się znaleźć autorom artykułu pod kierownictwem Ralpha Neuhausera (AIU Jena). Przeszukując różne zapisy historyczne, odkryli wiele wczesnych opisów jasnych olbrzymów, takich jak Betelgeuse i Antares. Jednym z głównych źródeł Betelgeuse była „De Astronomica”, rzymski tekst przypisywany Gajuszowi Juliuszowi Hyginusowi (64 pne – 17 ne), bibliotekarzowi z Palatynatu za panowania Cezara Augusta. „De Astronomica” stwierdza, w dosłownym tłumaczeniu, że „gwiazda Słońca… ciało jest duże [i.e. bright], kolor / ognisty kolor / spalanie; Podobna do tej gwiazdy w prawym ramieniu Oriona [i.e. Betelgeuse]…wiele mówiło, że ta gwiazda [the star] z Saturna.”

Poza tym tradycja nazywania Saturna „gwiazdą słoneczną”, jak czyni to Hyginus, wywodzi się z wczesnych tekstów babilońskich i mogła wywodzić się z tego, że ruch Saturna na niebie jest najbardziej stały ze wszystkich planet, okres synodyczny (jego pozorny ruch na niebie) ściśle odpowiadający długości roku słonecznego. Hyginus opisuje kolor Betelgeuse jako podobny do Saturna, który wyraźnie nie jest czerwony (Mars byłby oczywistym porównaniem do czerwonej gwiazdy). Wskazuje to, że przez prawie dwa tysiące lat Betelgeuse mogła nie wkroczyć w swój obecny etap życia jako nadprzyrodzony czerwony olbrzym.

Drugie źródło rzymskie sto lat później, Almagest, wymienia najjaśniejsze czerwone gwiazdy na niebie – w tym Antaresa – ale na liście wyraźnie brakuje Betelgezy.

Tymczasem Sima Qian (145–87 pne), „główny archiwista” w zachodniej dynastii Han w Chinach, napisał na całym świecie traktat o ciałach niebieskich zwany Tianguan Shu. W tym rękopisie Sima Qian opisuje Betelgeuzę Bliźniąt jako żółtą, podczas gdy Betelgeuse Bliźniąt jest czerwona. Ta korzystna relacja z zupełnie innej kultury potwierdza argumenty za przebarwieniami w Betelgeuse w ciągu ostatnich 2000 lat.

Prawie 1000 lat później Ibn Qutayba (828-889 ne), islamski uczony kalifatu Abbasydów, opisał Petigawas jako czerwonawy, podobnie jak kilka wieków później astronom Tycho Brahe (1546-1601). Rdzenna hawajska tradycja ustna również opisuje Betelgeuse na czerwono. Te trzy przykłady wyraźnie charakteryzują gwiazdę inaczej niż jej starsze odpowiedniki i są bardziej zgodne z ostatnimi obserwacjami.

W całej zapisanej historii, jeśli wierzyć tym relacjom, wydaje się, że Antares pozostał konsekwentnie jasnoczerwony, który z Betelgeuse zmienił się z żółtego na czerwony.

Wyciąganie wniosków: wyzwania astronomii historycznej

Połączenie historii i astronomii może dostarczyć cennych informacji na temat niedawnego rozwoju (w kategoriach astrologicznych) nocnego nieba, ale nie jest to nauka idealna i należy ją wykonywać ostrożnie. Jednym z wyzwań tej metodologii jest trudność w dokładnym datowaniu starożytnych tekstów. Większość starożytnych rękopisów nie przetrwała w oryginale, lecz jako kopie kopiowane przez wieki w klasztorach, bibliotekach i rękopisach. W związku z tym dokładne daty mogą być niepewne, a prace mogą być błędnie przypisywane autorom. Istnieje na przykład możliwość, że „De Astronomica” jest błędnie przypisywana Hyginusowi i jest w rzeczywistości dokumentem z drugiego wieku, a nie z pierwszego, ponieważ wydaje się, że zapożycza część swojej struktury z Almagestu z drugiego wieku. Dobrą wiadomością jest to, że według standardów astrologicznych, za sto lub dwa lata to nie ma większego znaczenia.

Drugą rzeczą, która może zmylić współczesnych badaczy, są wpływy kulturowe, które tworzą język starożytnych autorów. Na przykład Tianguan Shu grupuje kolory gwiazd w pięć kategorii: czerwony, niebieski, żółty, czarny i biały. Te kolory w rzeczywistości nie pasują do wizualnych opisów („czarne” gwiazdy nie mają dosłownie większego znaczenia, chociaż mogą oznaczać „ciemne” lub „ciemne”). Zamiast tego pięć kolorów pochodzi z chińskiej filozofii Wuxing, w której kolory odpowiadają pięciu elementom (ziemi, drewnem, metalem, ogniem i wodą), które podkreślają cykliczne zmiany w naturze, polityce i fizjologii człowieka. Kombinacje kolorów Wuxing nie są wiarygodnymi wyznacznikami obiektywnych form obserwacji. Jednak reprezentują odrębne klasy, które można wykorzystać do porównań – na przykład czerwone gwiazdy wyraźnie różnią się od niebieskich. Oznacza to, że umieszczenie Betelgeuse w innej klasie niż Antares prawdopodobnie odzwierciedla prawdziwą, zauważalną różnicę, nawet jeśli dokładny kolor każdej klasy jest nieznany.

Porównanie starożytnego tekstu ze współczesnymi notatkami: co wiemy?

Współczesne szacunki sugerują, że Betelgeuse znajdowała się w stadium czerwonego olbrzyma przez co najmniej kilka tysięcy lat i mogła trwać nawet 140 000 lat (najlepsze szacunki mówią, że było to około 40 tysięcy lat). Dane historyczne sugerują, że prawda może leżeć na nowszym końcu tego zakresu. Chociaż nie jest to ostateczny dowód, nie należy również ignorować zapisów historycznych.

Przecież współczesna wiedza astronomiczna, słowami Izaaka Newtona, „stoi na barkach olbrzymów”: Nasze obecne zrozumienie jest możliwe tylko dzięki wglądowi dostarczonemu przez pokolenia przed nami. Z pism i ustnych historii, które pozostawili po sobie, nasi przodkowie mogli nas czegoś nauczyć nawet teraz.