W jednym z odcinków naszego cyklu bohaterem stał się nie pojedynczy obiekt lecz cały gwiazdozbiór. Mowa tutaj o konstelacji Strzały, którą szczegółowo opisaliśmy tutaj. W obecnym odcinku ponowimy ten zabieg i znów bohaterem stanie się cały gwiazdozbiór. Co ciekawe, gwiazdozbiór na tyle mały, że prawie w całości mieści się w polu widzenia szerokokątnej lornetki i nie zawierający przy tym żadnej jasnej gwiazdy, a jednocześnie na tyle ciekawy, że opowieści o nim i jego obiektach można snuć godzinami. Posnujmy więc choć trochę…

----- R E K L A M A -----

PROMOCJA SONY - 50% RABATU NA OBIEKTYW!

Sony A7 III + 50/1.8 FE

8846 zł 8422 zł

Sony A7 III + 24-70/4 ZA FE OSS

10822 zł 9410 zł

Sony A7 IV + 24-70/4 FE ZA OSS

15122 zł 13710 zł

Sony A7 IV + 50/1.8 FE

13146 zł 12722 zł

Obiekt:	Tarcza
Inne nazwy:	Scutum, Scutum Sobiescianum
Gwiazdozbiór:	Scutum (Sct)
Typ:	Gwiazdozbiór
Jasność obserwowana:	najjaśniejsza gwiazda 3.85 mag.
Rozmiar kątowy:	109 stopni kwadratowych
Najlepsza widoczność:	lato
Zdjęcie:	Michał Kałużny

Dla nas jako Polaków, ciekawie jest już od samego początku. Większość gwiazdozbiorów na niebie uzyskała swoje nazwy i kształty w czasach starożytnych. Tymczasem konstelacja Tarczy pojawiła się w atlasach nieba dopiero w XVII wieku i to za sprawą gdańskiego astronoma Jana Heweliusza. W roku 1684, Heweliusz chcąc upamiętnić wiktorię wiedeńską – sukces swojego protektora, króla Jana III Sobieskiego – wprowadził na mapy nieba gwiazdozbiór, który nazwał Tarczą Sobieskiego (łac. Scutum Sobiescianum). Przez ponad dwieście lat funkcjonował on pod nazwą zaproponowaną przez swego odkrywcę. Dopiero na początku XX wieku, kiedy Międzynarodowa Unia Astronomiczna ustalała ostateczne nazwy i kształty gwiazdozbiorów, nazwa została skrócona do słowa Tarcza (łac. Scutum).

Widok na południowy horyzont 1 lipca o północy.

Tarcza jest gwiazdozbiorem nieba południowego (deklinacja na poziomie −10 stopni), a więc w Polsce nigdy nie przebywa wysoko nad horyzontem. Ze względu na niskie położenie dobry czas do jego obserwacji nie trwa długo i w naszych szerokościach geograficznych wypada on w lecie. Najlepsze warunki, jeśli chodzi o geometrię, wypadają na przełomie czerwca i lipca, kiedy to w okolicach północy Tarcza góruje prawie 30 stopni nad południowym horyzontem. Krótkie i jasne czerwcowe noce nie są jednak dobrym czasem do obserwacji nieba, tak więc na polowanie na Tarczę lepiej nastawić się w miesiącach takich jak lipiec i sierpień. Mają one tę zaletę, że są pogodne, a ciepłe, wakacyjne noce zachęcają do wyjścia na obserwacje.

Mapa konstelacji Tarczy. Duże, brązowe kwadraty oznaczają położenie gromad otwartych M11 i M26, a mały kwadrat położenie gromady kulistej NGC 6712.

Choć gwiazdozbiór Tarczy nie zawiera żadnej jasnej gwiazdy (najjaśniejszą jest Alfa Tarczy o jasności 3.85 mag) i zawiera tylko 18 obiektów o jasności większej niż 6 mag (a więc takich, które możemy dojrzeć gołym okiem), wcale nie jest trudno go odnaleźć. Świetnym drogowskazem do niego jest Droga Mleczna, która przecina słynny Trójkąt Letni (trójkąt otworzony przez trzy jasne gwiazdy nieba letniego czyli Wegę z Lutni, Deneba z Łabędzia i Altaira z Orła). Tam gdzie owa Droga Mleczna wychodzi z gwiazdozbioru Orła, przemykając tuż nad jasnym Altairem, zaczyna się zgęszczać i wyglądać szczególnie efektownie. Ten ładny i rzucający się w oczy fragment leżący na granicy konstelacji Orła, Ogona Węża i Strzelca to właśnie Tarcza.

Zdjęcie gwiazdozbioru Tarczy z naniesionym kształtem i położeniem najciekawszych obiektów. Fot. M. Kałużny.

Gwiazdozbiór ten jest wręcz stworzony do tego, aby przeczesać go klasycznymi, nocnymi lornetkami przeglądowymi, czyli modelami klasy 7×50 lub 8×56. Ich duże pole widzenia wynoszące na poziomie 7–7.5 stopnia pozwala pokryć obserwacjami prawie całą konstelację. Jednocześnie, jeśli do obserwacji wybierzemy naprawdę ciemne miejsce i odpowiednio zaadoptujemy wzrok do ciemności, mrowie gwiazd Drogi Mlecznej poprzetykane ciemnymi chmurami gazu i pyłu międzygwiazdowego przyprawi nas o zawrót głowy. Co więcej, już po pierwszym spojrzeniu nasz wzrok zacznie przyciągać najjaśniejszy obiekt Katalogu Messiera leżący w tej części nieba, czyli M11.

Gromada otwarta M11. Jasna gwiazda w prawym górnym rogu to Beta Tarczy. Fot. A. Olech

M11, zwana też Dziką Kaczką lub mniej poetyckim symbolem NGC 6705, to gromada otwarta odkryta w 1681 roku przez Gottfrieda Kircha. Jej jasność wynosi aż 6.3 magnitudo, co powoduje, że łatwo ją dojrzeć nawet przez małe lornetki. Rozmiar kątowy M11 sięga aż 14 minut, a całkowita liczba jej gwiazd sięga 2900, co czyni ją jedną z najbardziej bogatych w gwiazdy gromad otwartych. Tak duże upakowanie obiektów powoduje, że, na pierwszy rzut oka, jej wygląd nie różni się mocno od znacznie starszych i bardziej zwartych obiektów jakimi są gromady kuliste.

Gromada otwarta M11. Fot. ESO.

Gromada M26 jest dobrym drogowskazem do kolejnych ciekawych obiektów konstelacji Tarczy. Przesuwając się dwa stopnie na wschód od M26, w centrum naszego pola widzenia pojawi się gromada kulista NGC 6712. Nie jest to obiekt efektowny, bo jego jasność obserwowana wynosi tylko 8.7 mag. Trzeba jednak pamiętać, że w tym przypadku mamy do czynienia ze skupiskiem około 10 tysięcy gwiazd, których wiek szacuje się na ponad 10 miliardów lat, oddalonym od nas o aż 22500 lat świetlnych.

Tuż obok M26, tym razem na zachód, znajdziemy jedną z najjaśniejszych gwiazd omawianej konstelacji, czyli Deltę Tarczy (Delta Scuti). Jest ona bardzo ciekawym obiektem, bo jest gwiazdą zmienną – prototypem całej grupy, która właśnie od niej jest nazywana zmiennymi typu Delta Scuti.

W  poprzednim odcinku naszego cyklu pisaliśmy o gromadzie kulistej M3 i jej gwiazdach zmiennych, skupiając się w szczególności na pulsujących gwiazdach typu RR Lyrae. Tłumacząc mechanizmy odpowiedzialne za pulsacje tego typu gwiazd mówiliśmy o nieprzezroczystości związanej z obszarem drugiej jonizacji helu, która wyznacza główny pas niestabilności pulsacyjnej przecinający diagram barwa-jasność (lub diagram H-R) od lewej-dolnej do prawej-górnej części. Przypomnijmy więc rysunek, który to ładnie obrazował.

Diagram barwa-jasność z zaznaczonym położeniem głównego pasa niestabilności pulsacyjnej (brązowe linie).

Widać wyraźnie, że pas niestabilności przecina nie tylko gałąź horyzontalną (czyli miejsce, gdzie znajdują się gwiazdy RR Lyr), ale także ciąg główny, czyli ciąg gwiazd ułożony przez obiekty, które stabilnie syntezują wodór w hel w swoich jądrach. Pas ten przecina ciąg główny dla obiektów trochę masywniejszych i gorętszych niż nasze Słońce i właśnie w takich obiektach wzbudzane są pulsacje typu Delta Scuti.

Choć mechanizm jest ten sam co w gwiazdach RR Lyr, w przypadku gwiazd Delta Scuti mamy do czynienia z obiektami masywniejszymi, gorętszymi i o mniejszych rozmiarach. Obszar drugiej jonizacji helu znajduje się więc u nich bliżej powierzchni, co powoduje, że zmiany jasności mają przeważnie mniejsze amplitudy i krótsze okresy (od 30 minut do kilku godzin). Co więcej, ich pulsacje są o wiele bardziej skomplikowane niż w przypadku gwiazd RR Lyr, które pulsują głównie w modach radialnych (fundamentalnym i pierwszym harmonicznym). Gwiazdy Delta Scuti też potrafią tak pulsować – w szczególności podgrupa tych gwiazd pulsująca głównie w modzie fundamentalnym jest nazywana HADS (od angielskiego High Amplitude Delta Scuti) i w ich przypadku amplitudy zmian blasku, podobnie jak u RR Lyr, mogą sięgać nawet 1 mag. Znacznie częściej zdarza się jednak sytuacja, w której w gwiazdach Delta Scuti wzbudzane jest wiele modów i to nieradialnych, przez co krzywa zmian blasku ma mniejszą amplitudę i skomplikowany kształt. Rekordzistki, np. gwiazda zmienna FG Vir, mają wzbudzone grube kilkadziesiąt albo nawet małe kilkaset modów.

Przykład pulsacji radialnych w drugim modzie harmonicznym n=2. Źródło: Zima 1999.

Ponieważ użyliśmy sformułowania mody nieradialne, warto wyjaśnić trochę szerzej ten problem. Jeśli wyobrazimy sobie pulsacje gwiazdy, od razu przychodzi nam na myśl obiekt, który cyklicznie powiększa i pomniejsza swoje rozmiary. Tak wyglądają najprostsze pulsacje radialne w modzie fundamentalnym. Trochę bardziej skomplikowanie wyglądają pulsacje radialne w modach harmonicznych. Tam także materia może poruszać się radialnie (czyli wzdłuż promienia gwiazdy), ale pod powierzchnią obiektu znajdują się tzw. węzły, czyli miejsca, które nie biorą udziału w pulsacjach, a materia nad nimi i pod nimi porusza się w przeciwnych kierunkach.

Z najbardziej skomplikowaną sytuacją mamy do czynienia w przypadku modów nieradialnych. Jak sama nazwa wskazuje, w ich przypadku materia w gwieździe może mieć wektor prędkości nachylony pod niezerowym kątem do promienia gwiazdy.

W tak skomplikowanym przypadku astronomowie opisują pulsacje liczbami kwantowymi n, m i l. Główna liczba n mówi nam o liczbie węzłów pod powierzchnią gwiazdy. Czyli n=0 to pulsacje w modzie fundamentalnym, n=1 pulsacje w pierwszym modzie harmonicznym itd. Liczba l mówi nam o liczbie linii węzłowych (czyli obszarów nie biorących udziału w pulsacjach) na powierzchni gwiazdy. Natomiast azymutalna liczba m (która może przyjmować 2l+1 wartości) mówi o liczbie węzłów przecinających bieguny gwiazdy.

Ilustracja prezentująca mody nieradialne na powierzchni gwiazdy. Źródło: R. Smolec (CAMK PAN)

Co ciekawe, astronomowie lubią gdy gwiazda pulsuje w wielu modach. Dokładne wartości okresów i amplitud wzbudzonych modów pulsacyjnych są ważnymi danymi obserwacyjnymi, które silnie zależą od parametrów fizycznych gwiazdy. Od około 20 lat ogromne sukcesy osiąga dziedzina astrofizyki zwana astrosejsmologią, która na podstawie obserwowanych okresów pulsacji jest w stanie bardzo dokładnie wyznaczać rozmiary, temperatury, a nawet skład chemiczny gwiazd.

Wracając do samej Delta Scuti, jej blask zmienia się w zakresie od 4.60 do 4.79 mag z okresem wynoszącym 4 godziny i 39 minut. Amplituda 0.19 mag to zmiana jasności o około 19%. Biorąc pod uwagę, że wizualne oceny jasności gwiazd zmiennych wykonywane przez amatorów obarczone są błędami na poziomie 0.1 mag, bardzo trudno jest zauważyć zmiany jasności Delty Scuti na własne oczy. Aby przekonać się na o tym, jak pulsują gwiazdy tego typu, lepiej wybrać do obserwacji jakiegoś HADS-a. Problem w tym, że w zasięgu lornetek nie ma ich zbyt dużo. Najlepiej do obserwacji z Polski nadaje się chyba GW UMa, która zmienia swój blask od 9.38 do 9.89 mag z okresem 4 godzin i 53 minut. Jeszcze większą amplitudę zmian blasku prezentuje CY Aqr,, która zmienia jasność od 10.42 do 11.20 mag z okresem 1 godziny i 28 minut. Tyle, że aby komfortowo oceniać jej zmiany blasku musimy dysponować lornetką o obiektywie około 100 mm. Do obserwacji zachęca jej krótki okres – w niespełna półtorej godziny gwiazda wykonuje cały cykl pulsacji.

Krzywa zmian blasku i koloru gwiazdy pulsującej typu Delta Scuti CY Aqr. Źródło: Fu & Sterken (A&A, 2003).

Oczywiście na tych kilku wymienionych gwiazdach liczba ciekawych obiektów typu Delta Scuti się nie kończy. Podobnie jak na M11, M26, NGC 6712 i samej Delta Scuti nie kończy się liczba ciekawych obiektów w konstelacji Tarczy. Nawet przeglądowa lornetka klasy 8×56 pozwoli zobaczyć ich większą liczbę. Dysponując potężną lornetą o obiektywie klasy 100–150 mm możemy zobaczyć praktycznie wszystkie obiekty, które zaznaczyliśmy na jednym z powyższych rysunków pokazujących połączenie zdjęcia nieba z kształtem gwiazdozbioru. Powodzenia!

Lornetka Delta Optical Titatnium 8×56 ED o polu 7.3 stopnia świetnie nadaje się do przeczesywania okolic gwiazdozbioru Tarczy.

Sponsorem cyklu „Niebo przez lornetkę” jest firma: