شکار متغیر بارنارد در خوشه کروی M3

ما راهی در میان جنگلی از ستارگان طی می‌کنیم تا اولین ستاره متغیری را پیدا کنیم که در یک خوشه ستاره‌ای کروی کشف شده است.

عکس هابل از M3 اگرچه ممکن است دلهره‌آور به نظر برسد، اما یافتن V154 (دایره) در خوشه کروی M3 آنقدرها که فکر می‌کنید سخت نیست. V154 اولین ستاره متغیری است که در خوشه کروی کشف شده است.

ESA / Hubble and NASA G. Piotto et al.

M3 اولین شی در فهرست مسیه بود که توسط خود چارلز مسیه کشف شد و یکی از خوشه‌های کروی مورد علاقه من بود. آنچه او مشاهده کرد:

“در تاریخ 3 می 1764، هنگامی که مشغول کار بر روی کاتالوگ سحابیها بودم، یکی را بین گاوران و یکی از سگهای شکاری کشف کردم. آن سحابی که من بررسی کردم، هیچ ستاره‌ای ندارد. مرکز آن درخشان است. گرد است و می‌تواند 3 دقیقه قوسی قطر داشته باشد. “

چارلز مسیه که در این تصویر 40 سال دارد 13 دنباله‌دار را کشف کرد و کاتالوگ 110 شی-در اعماق آسمان را تهیه کرد.

Public domain

بیست سال بعد، ویلیام هرشل آن را در تلسکوپ بازتابی 20 فوت خود بررسی کرد و “سحابی” را  “یکی از خوشه‌های کروی توصیف کرد. بسیار درخشان و زیبا که ستاره‌ها در آن فشرده شده‌اند. “

M3، واقع در  صورت فلکی تازی‌ها، توسط پرش‌ستاره‌ای آسان از سماک رامح یا بتای گیسوی برنیکه با قدر 6.3 می‌درخشد، به حدی روشن است که در دوربینهای دوچشمی قابل مشاهده است.

استلاریوم

M3 به راحتی جزو پنج لیست برتر من از خوشه‌های کروی را تشکیل می‌دهد ، با ستاره‌های بیشماری که در هسته نورانی خود انباشته شده‌اند و به نظر می‌رسد از همه جهات به لبه‌های خوشه ریخته می‌شوند. با وجود ظاهر سرسبز آن در تلسکوپهای آماتوری بزرگتر، ما فقط بخش کوچکی از 500000 خورشید تخمین زده شده آن را می‌بینیم. M3 در حدود 34000 سال نوری زمین در هاله راه شیری بسیار بالاتر از صفحه کهکشانی قرار دارد. با قطر واقعی حدود 180 سال نوری، خوشه کروی آنقدر عظیم است که فراتر از فضای بین زمین و خوشه ستاره‌ای قلایص را پر میکند.

M3 دارای 274 ستاره متغیر تأیید شده است که بسیار بیشتر از هر خوشه کروی دیگر است. اکثریت آنها ستاره‌های RR Lyrae هستند که به آنها متغیرهای خوشه‌ای نیز گفته می‌شود – غول‌های قدیمی با جرم کم از کلاسهای طیفی A (مانند وگا) و F (پروکسیون مانند) که از زمان شکل‌گیری کهکشان تشکیل می‌شوند. پس از مدت کوتاهی به عنوان غولهای قرمز، آنها اکنون هلیوم را ذوب می‌کنند و با سوختن، هیدروژن به پوسته‌ای خارج از هسته منتقل می‌شود.

این فیلم تایم لپس از M3 در یک شب گرفته شد. بیشتر ستاره‌های متغیر که در تصویر چشمک می‌زنند، ستاره‌های کوتاه مدت RR Lyrae هستند که می‌توانند به سرعت روشنایی خود را دو برابر کنند و در عین حال به طور محسوسی آبی‌تر شوند.

1. Hartman and (Harvard CfA) and K. Stanek (University State Ohio)

ستاره‌های RR Lyrae نوار ناپایداری نمودار هرتسپرونگ-راسل را بهمراه چندین نوع متغیر دیگر از جمله ستاره‌های سفید کلاسیک و W Virginis اشغال کرده‌اند که به آنها سفیدهای نوع II نیز می‌گویند، همه در تپش‌های چرخشی منبسط می‌شوند و قادر به رسیدن به تعادل پایدار نیستند. در طی یک تپش، یک لایه جوی ستاره کمی منقبض و گرم می‌شود و انرژی تابش شده از هسته را به دام می‌اندازد. ستاره کم نور می‌شود. افزایش فشار در داخل، لایه را به عقب رانده، با انبساط و خنک شدن، انرژی به دام افتاده آزاد می‌شود و ستاره درخشان می‌شود. سپس لایه عقب رفته و چرخه از نو آغاز می‌شود.

ستاره‌های RR Lyrae بازه زمانی تپش از چند ساعت تا یک روز دارند، در حالی که گروه W Virginis دوره‌های طولانی‌تری بین 10 تا 20 روز دارند. مانند ستاره‌های RR Lyrae، آنها خورشیدهای باستانی کم جرم هستند که هاله کهکشانی و خوشه‌های کروی را اشغال می‌کنند. سفیدهای کلاسیک، شمع‌های استاندارد معروف کیهان‌شناسی‌، ابرغول‌های عظیم‌الجثه و جوان در دیسک کهکشانی هستند.

نمودار HR و نوار ناپایداری ستاره‌های متغیر RR Lyrae ، W Virginis و کلاسیک یا نوع I Cepheid. نمودار H-R درخشندگی ستارگان را در برابر طبقه‌بندی طیفی ترسیم می‌کند.

Rursus / CC BY-SA 3.0

.

ممکن است قبلاً با متغیرهای V42 و V84 در خوشه کروی M5 آشنا باشید. هر دو به اندازه کافی روشن هستند که در یک تلسکوپ 6 اینچی در زیر آسمان تاریک دیده شوند. سالهاست که فراز و نشیب آنها را مشاهده می‌کنم اما من همیشه به V154 در M3 نگاه کرده‌ام،  اولین ستاره متغیر ضربان‌دار که تاکنون در یک کروی کشف شده است. ستاره W Virginis، نور آن از حداکثر 11.8 و حداقل 13.2 با مدت زمان 15.3 روز متغییر است و این یک چالش عالی برای تلسکوپ 8 اینچی است.

ادوارد امرسون بارنارد

Public domain

اگرچه ستاره‌شناس آمریکایی ادوارد سی پیکرینگ این ستاره را در سال 1889 کشف کرد، اما نقشه یا منحنی نوری ارائه نکرد، بنابراین این شی هرگز به درستی فهرست‌بندی نشد. ده سال بعد، یک ستاره‌شناس آمریکایی دیگر، ادوین امرسون بارنارد، مجدداً این متغیر را کشف کرد و نقشه و جدول تغییرات نور آن را در سال 1906 منتشر کرد. به همین دلیل، آن را گاهی متغیر بارنارد نیز می‌نامند.

من همیشه دنبال یک نقشه مناسب برای این ستاره دست نیافتنی بوده ام، اما اخیراً کمی تحقیق کردم و گزارش اصلی بارنارد را که در مجله نجوم آلمان Astronomische Nachrichten منتشر شده بود، پیدا کردم:

http://adsabs.harvard.edu/pdf/1906AN….172..345B

نقشه اصلی متغیر بارنارد. وی در نقشه خود که در نسخه Astronomische Nachrichten در ژانویه 1906 منتشر شد، سه ستاره را در نزدیکی هسته M3 نشانه‌گذاری میکند. ستاره با علامت “7” متغیر V154 است. اجسام شماره 19 و شماره 8، ستاره های مقایسه ای هستند که وی برای تخمین تغییرات نوری V154 استفاده کرده است. در مقاله، بارنارد خاطرنشان می‌کند که شماره 19 نیز تغییر نور کمی به قدر 0.3-0.4 را نشان می‌دهد. این شکل را با عکس همان منطقه در زیر مقایسه کنید. جنوب بالا است.

حق چاپ جان ویلی و پسران

در نقشه M3 ستاره مشخص شده، متغیر V154 است. شماره‌های 8 و 19 بارنارد، همراه با “X” و صورتواره‌های مفید تلسکوپی، اشاره‌گر و قاشق ، نیز نشان داده شده است. سه ستاره درخشان زیر قاشق (شمال مرکز خوشه) نیز بر روی نقشه بارنارد ظاهر می‌شوند. وقتی V154 با نور حداکثر بدرخشد، نمی‌توانید آن را از پیدا نکنید! جنوب بالا است.

Robert J. Vanderbei / CC BY-SA 3.0

نکته کلیدی در یافتن متغیر، سه ستاره با قدر سیزده است که من آن را Pointer یا اشاره‌گر لقب داده‌ام. در یک منطقه نسبتاً صاف در جنوب شرقی منطقه هسته متراکم و 1.1 1.1 شرقی V154 قرار دارد. هنگامی که این مینی‌صورتواره را پیدا کردید، عملا به هدف خود رسیده‌اید. قوسی را به الگوی بزرگتر و قاشق شکل دیگر متصل کنید. V154 گوشه‌ای از الماس را اشغال می‌کند که شامل شماره 8، شماره 19 بارنارد و سومین ستاره‌ای است که من در نمودار عکس برچسب X قرار داده‌ام. برای کسانی که ستاره‌های سیاه را روی زمینه سفید ترجیح می‌دهند، این نسخه معکوس را آماده کرده‌ام.

خوشبختانه من متغیر را نزدیک به حداکثر قدر 12 خود گرفتم، بنابراین علی‌رغم واقع شدن در جنوب متراکم‌ترین هسته M3، به وضوح به عنوان یکی از درخشان‌ترین ستاره‌های منطقه مشهور شد.

از بالاترین بزرگنمایی که می‌توانید استفاده کنید و زیاد نگران ستاره‌های تار نباشید. شما باید خورشیدهای فاصله نزدیک را از هم جدا کنید – این چیزی است که مهم است. بزرگنمایی بیش از حد، همه تفاوت را در یافتن V154 و همچنین انتخاب ستاره‌های مقایسه‌ای لازم برای ردیابی تغییرات نور آن ایجاد کرده است. حداکثر، ستاره به وضوح درخشانتر از ستاره X و # 19 است. حداقل، ضعیفتر از # 8 است.

اشاره‌گر در این نمای عریض با دایره مشخص شده است. تصمیم به جستجوی V154 دارید یا نه، حتماً M3 را در لیست رصد بهاره قرار دهید.

جیم میستی

چهار شب پس از اولین مشاهده من، V154 تا حدود قدر سیزده تاریک شد، یک افت چشمگیر روشنایی که بلافاصله آشکار شد. سپس ابرها به مدت 10 شب بازگشتند. بله هنگامی که در 15 آوریل دوباره V154 را مشاهده کردم، نسبت به قدر 12 کمی ضعیفتر بود و یک بار دیگر محو شد. حدود 8 روز طول می‌کشد تا ستاره از حداقل به حداکثر برسد و تقریباً همان روز به حداقل برسد. براساس آخرین مشاهدات من تخمین می‌زنم که V154 تقریباً در 22 آوریل حداکثر رشد خود را آغاز کند.

یکی از لذتهای بزرگ نجوم آماتوری، استفاده از مهارتهای حل مسئله برای دیدن چیزی است که قبلاً هرگز ندیده‌ایم. شما یک نقشه درست می‌کنید و سپس آن را با تجهیزات موجود و تمام تمرکزی که می‌توانید تحمل کنید اجرا می‌کنید. دید بد، پشه ها و ابرها اغلب مانع ایجاد می‌کنند. اما وقتی لحظه دیدن جرم می‌رسد، یک جادوی ناب اتفاق می‌افتد.

HUNTING BARNARD’S VARIABLE IN THE GLOBULAR CLUSTER M3

BY: BOB KING APRIL 21, 2021

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/hunting-barnards-variable-in-the-globular-cluster-m3/