Czas czytania: 8 minut
Chciałbym dziś przedstawić pewną gwiazdę. Gwiazdę, która aktualnie znajduje się od nas 246,63 roku świetlnego. Ktoś może zapyta, po co zajmuję się jakąś niczym nie wyróżniającą się gwiazdą, która znajduje się tak daleko. Owszem, gwiazda ta fizycznie nie wyróżnia się na tle innych. Na chwilę obecną (12.05.2024), nie są nawet znane żadne planety ją obiegające. Na 99,7% jest to również gwiazda pojedyncza (chociaż ta kwestia pozostaje otwarta). Dlaczego więc interesuje mnie samotna, oddalona gwiazda?
Żeby odpowiedzieć na to pytanie musimy cofnąć się w czasie – 2,8 mln lat. W przybliżeniu to wtedy na świecie pojawił się Homo habilis. W tym samym czasie żył jeszcze wówczas Australopitek afrykański. Jesteśmy więc w momencie przełomowym w prehistorii ludzkości. Wydarzenie o którym mowa, pokrywa się w dużej mierze z początkiem tzw. kultury olduwajskiej w dolnym paleolicie. Piszę o tym, żeby lepiej zobrazować umiejscowienie w czasie wydarzenia o którym mowa.
A wydarzeniem tym jest wejście strefę Hilla Słońca (strefa dominacji grawitacyjnej Słońca) gwiazdy HD 7977… i to głębokie wejście. Przyjmuje się, że strefa dominacji grawitacyjnej Słońca to obszar o promieniu ok. 100 tyś AU (1 AU odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca, ma bardzo dokładną wartość, określoną w metrach) – jednak najdalszy, niestabilny zasięg grawitacyjny Słońca może sięgać nawet ok. 200 tyś AU.
Przejście HD 7977 w pobliżu Słońca nie było jedynym takim wydarzeniem w historii Układu Słonecznego (nie jest nawet najmłodsze czy najbliższe). Ma jednak jeden z największych wpływów na jego mechanikę. Ze wszystkich intruzów, mógł mieć również największy wpływ na ewolucję człowieka.
Żeby uzmysłowić sobie skalę wydarzenia, na początek przyjrzyjmy się samej gwieździe. Podobnie jak Słońce jest ona żółtym karłem. Jej typ widmowy to G3V (chociaż system VizieR podaje G0 – co zgadzałoby się z wyższą temperaturą fotosfery tej gwiazdy od Słońca). Temperatura efektywna tej gwiazdy wynosi 5816 K (Słońca ok. 5778 K). Masa tej gwiazdy prawdopodobnie wynosi 1,06 masy Słońca (istnieje możliwość, że może być jednak nieco mniejsza – 0,96 masy Słońca). W tym miejscu chciałbym wspomnieć o polskim akcencie prac badawczych nad gwiazdami, które w przeszłości były intruzami w naszym Układzie Słonecznym. Nieocenionym wkładem jest katalog StePPeD (w którym gwiazdy posiadają własne numery katalogowe). Prace badawcze prowadzone są przez Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu https://pad2.astro.amu.edu.pl/stars/index.php?n=Stars33.Main1 Katalog zawiera również gwiazdy, które wtargną do naszego układu w przyszłości.
Gwiazda ta jest również nieco większa (1,09 promienia Słońca i jaśniejsza 1,20 jasności Słońca). Dokładna odległość w jakiej przeszła HD 7977 jest przedmiotem rozważań. Przejście w odległości 30 tys. AU jest niemal pewne. Najnowsze badania wskazują jednak, że przejście mogło nastąpić w odległości nawet 3900 AU lub nawet mniejszej (istnieje 5% szansa, że przejście mogło nastąpić w odległości 1000 – 2267,82 AU). Niektórzy naukowcy podają medianę odległości przejścia na 13 200 AU. Trzeba mieć również na uwadze długość czasu przejścia gwiazdy przez pole grawitacyjne Słońca, który mógł wynieść nawet milion lat. Prędkość radialna tej gwiazdy w tamtym czasie (czyli prędkość z jaką oddalała się od nas) szacowana jest na 29,98 km/s. Jest to wolne przejście w porównaniu z innymi podobnymi wydarzeniami, co dodatkowo potęguje wpływ tej gwiazdy na nasz układ. Gwiazda ta wtargnęła głęboko, docierając do wewnętrznej części Obłoku Oorta (zakładając jego prawdziwość).
Gwiazda ta z pewnością była widziana gołym okiem na niebie oraz wyróżniała się jasnością. Obserwowana jasność tej gwiazdy w czasie zbliżenia do Słońca zależna była od odległości. Jeśli przyjmiemy odległość 3900 AU, jej jasność była mniej więcej dwukrotnie wyższa od jasności Wenus obecnie.
Żeby zobrazować sobie jak traumatycznym wydarzeniem było wtargnięcie tej gwiazdy do naszego Układu Słonecznego, pomyślmy o tym, że najdalsza odległość od Słońca jaką osiąga Sedna wynosi… ok. 1000 AU. Swoją drogą to właśnie bliskie przejście HD 7977 może być odpowiedzialne za dużą ekscentryczność jej orbity. Badania wpływu pobliskich przelotów gwiazd na obiekty Układu Słonecznego są nową dziedziną astronomii.
Nie ulega wątpliwości, że HD 7977 miała ogromny wpływ na orbity ciał w zewnętrznym układzie. Trwają badania nad jej wpływem na LPC (czyli komety długookresowe) oraz TNO (obiekty transneptunowe – obiekty, których orbity znajdują się poza orbitą Neptuna).
Miejmy na uwadze, że mamy do czynienia z gwiazdą, której masa jest niemal równa, lub nawet nieco przewyższa masę Słońca. Która posiada własną strefę Hilla. Chociaż badania i symulacje wskazują, że jej wpływ na gazowe giganty był zerowy lub znikomy, nie jest do końca jasne jak wpłynęła na mniejsze obiekty ( w tym Ziemię).
Trzeba zauważyć, że przelot tej gwiazdy pokrywa się ze zmianami klimatycznymi na granicy epok pliocenu i plejstocenu, a także początkiem okresu czwartorzędu. Na Ziemi w okolicach 2,5 mln lat p.n.e., zaszły bardzo poważne zmiany klimatyczne. Były one związane m.in. z tzw. cyklami Milankovitcha (czyli zmianami w osi Ziemi oraz jej orbity). Co ciekawe, ówczesne zmiany klimatyczne polegały na poważnym ochłodzeniu klimatu. Nastąpiły wówczas również zmiany w strukturze kontynentów Ziemi. Oczywiście pod kątem naukowym nie ma przesłanek i dowodów na to, że zmiany klimatyczne jakie wtedy zaszły miały cokolwiek wspólnego z przelotem HD 7977. Może to być zwyczajna koincydencja (zbieg okoliczności).
Wspomniane zmiany klimatyczne były prawdopodobnie jednym z głównych czynników jakie przyczyniły się do wymarcia Australopitka afrykańskiego.
Na chwilę obecną nie jest jasne czy HD 7977 posiada odpowiednik Obłoku Oorta. Nie wiadomo pod jakim kątem gwiazda ta weszła do naszego układu. Pewne jest jednak, że miała poważny wpływ grawitacyjny. Pojawiają się nawet takie głosy, że gwiazda ta mogła mieć wpływ na orbity wszystkich TNO (nie szedłbym aż tak daleko, ale to prawda, że przejście tej gwiazdy tłumaczyłoby wiele zakłóceń, również tych, które przypisuje się domniemanej planecie 9). Wiele z bardzo wydłużonych i ekscentrycznych orbit obiektów Układu tzw. obiektów odłączonych, a zwłaszcza sednoidów, może mieć pochodzenie związane właśnie z przejściem HD 7977. To samo dotyczy komet długookresowych. Są naukowcy, którzy uważają, że przejście HD 7977 stanowi cezurę czasową dla możliwości ustalenia dokładnych orbit w przeszłości Układu Słonecznego, że ustalenia orbit z dawniejszych czasów będą niedokładne, nie uwzględniając zakłóceń wywołanych przejściem tej gwiazdy. Pewnie nie dotyczy to wszystkich obiektów w Układzie, jednak częściowo może to być prawda. Gwiazda ta mocno nabroiła na zewnętrznych peryferiach. Z pewnością część obiektów została wyrzucona w przestrzeń międzygwiezdną, być może były też takie, które zaczęły orbitować wokół intruza, część z pewnością została skierowana w stronę wewnętrznego Układu…
Dokonujemy kolejnego przeskoku w czasie. Jest 800 tys. lat p.n.e. Na Ziemi dochodzi do drastycznej zmiany klimatu, a na świecie pozostało 1280 osób od których współcześnie pochodzimy! Na obszarze dzisiejszego Laosu, na polu wulkanicznym Bolaven doszło do eksplozji o mocy szacowanej nawet na milion megaton! Przyczyną był meteoryt o szerokości ok. 1,5 km. Tektyty (czyli rodzaj naturalnego szklistego materiału, który w tym przypadku pochodził z uderzenia, znajdowano na obszarze ok. 10% naszej planety). Krater po tym wydarzeniu ukryty jest pod polem wulkanicznym – krater Bolaven. Średnica tego krateru to 13-17 km – być może więcej.
Oczywiście na chwilę obecną nie da się powiązać tego uderzenia z przejściem HD 7977. Jednak warto mieć na uwadze, że obiekty, których orbity zostałyby zakłócone i skierowane do wewnętrznego układu, z takich odległości potrzebowałyby ok. 2 mln lat na dotarcie w okolice Ziemi (lub więcej w zależności od wielu czynników w tym, bliskości przejścia samej HD 7977). Uderzenie meteorytu Bolaven, nastąpiło niepokojąco blisko czasu, w którym do wewnętrznego Układu doleciałyby obiekty, które zostały zakłócone przez przelot HD 7977.
Z pewnością gwiazda ta zasługuje na większą uwagę. Jest to gwiazda niemal zbliżona do Słońca (może być od niego młodsza i mieć 2,35 mld lat i mniejszą metaliczność). Czekamy na wyniki pracy obserwatorium kosmicznego Gaia (niewiarygodnie zaawansowany i ambitny projekt zmapowania gwiazd, którego dane publikowane są w edycjach). Być może publikacja 4 edycji da nam ostateczną odpowiedź, czy jest to gwiazda podwójna czy nie. Osobiście czekam też, na badania otoczenia tej gwiazdy. Żadna inna gwiazda nie jest tak blisko możliwości, by nazwać ją Nemezis. Poszukiwania wciąż trwają.
Na koniec chciałbym skierować uwagę na zespół badawczy z Polski, wkład Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, twórców i administrację polskiego katalogu gwiazd „intruzów” w Układzie Słonecznym. Analiza orbit, prędkości i dziesiątków innych parametrów, które umożliwiają określenie gwiazd, które przeszły (i przejdą) przez Układ Słoneczny to praca, która robi wrażenie.
Europejska misja Gaia i wszystkie osoby, które żmudnie analizują terabajty danych przesyłanych przez to obserwatorium, otworzyły nową gałąź badań astronomii. Bez analizy pobliskich przejść gwiazd i zrozumienia ich wpływu grawitacyjnego czy magnetycznego, nie da się w pełni zrozumieć przeszłości Układu Słonecznego. Trzeba bowiem pamiętać, że gwiazda taka jak HD 7977 to nie tylko wpływ grawitacyjny. Gwiazda ta posiada m.in. własny wiatr „słoneczny” czy własne pole magnetyczne. Jej przejście nastąpiło już za czasów rozwoju ludzkości. Odlegli przodkowie spoglądając w górę, widzieli ekstremalnie jasną gwiazdę, znacząco wyróżniającą się na tle rozgwieżdżonego nieba. Najprawdopodobniej nie byli świadomi, że spoglądają właśnie na gwiazdę łudząco podobną do tej, która świeci za dnia i która sieje zamęt na odległych krańcach ich układu planetarnego. Z pewnością jednak dostrzegali, że nocą na niebie pojawia się dziwny punkcik, dużo jaśniejszy od wszystkich pozostałych. Punkcik ten mógł mieć wpływ na losy całej ludzkości.
