Avaleht Foorum Ajakiri «Vaatleja» Tähistaevas Maailm Õpik Astronoomia Facebookis Astronoomia Twitteris
None

Septembritaevas 2022, 3. osa: Algol ja Algoli paradoks

Alar Puss | 18.09.2022

Üldist

Ida-kirdetaevas

Ida-kirdetaevas

Septembriöödel paistab kirdetaevas teiste tähtkujude hulgas Perseuse tähtkuju. Nimetus on tulnud vanalt Kreekamaalt, kus see on üks inimese nimi. See aga ei iseloomusta siiski lihtsalt kedagi „meest tänavalt”. Kreeka mütoloogia peajumal oli Zeus ja Zeusi järglane pidi olema per-Zeus, tänapäeval tähtkujuna lühidalt tuntud kui Peresus.

Perseus

Perseus

Tähtkuju joonis meenutab harki. Heledaim täht on Marfak (alfa Per) tähkuju ülemises osas. Heleduselt teine on Algol (beeta Per). Algol on Marfakist lõuna pool ja paremal ehk lääne pool ka. Algol on osaline ka „Vale-Suure Vankri” kontuuris, kus ta „mängib otsmist „liba-otsmist” aisatähte. Noh mis seal ikka, taas üks heledapoolne täht tähistaevast rikastamas.

Kuid nii kergelt siinkohal ei pääse. Algoli heledus on muutlik ja väärib eraldi rääkimist. Eks seda ole sageli ka mujal mainitud, aga mainime veel.

Ligikaudsel vaatlemisel püsib Algoli heledus ligi 2 ja pool ööpäeva üsna muutumatu, kuid teeb seejärel läbi silmaga märgatava tuhmistumise, kohe seejärel samas tempos vana heledust taastades. Kokku kestab see edasi-tagasi protsess umbes 9 ja pool tundi. Silmapilgutus missugune!

Ajaloost

Algol on olnud mõnedel allikatel tuntud kui taeva kõige ohtlikum täht. Araablased läksid keskajal koguni nii hirmu täis, et panid talle koleda nime ka: meie keeles on see umbkaudu Deemoni Silm ehk Saatana Pea. Kirjeldatud algallikast lähtudes aga annab see meile tänapäeval tähe nimeks… ei miski muu kui sellesama Algoli.

Muuseas, paljud ametlikud tähtede nimed pärinevad suurelt osalt araabia keelest. Nagu reeglitega tihti juhtub, on siingi mitmeid erandeid. Tähtkujudega on jälle nii, et enamus nimetusi tuleb vanadelt kreeklastelt. Ka siin on mitmeid erandeid. Erandid aga kinnitavad ju reeglit, vähemalt nii meile öeldakse, isegi siis kui reegel koosneb eranditest…

Tänapäeval teadaolevalt avastas esimesena Algoli muutlikkuse perioodi (2.9 päeva) 1782. aastal John Goodricke Inglismaalt. Järgnevalt oskas ta ka esialgse, mitte just päris vale põhjuse pakkuda. Nimelt: ümber Algoli on tiirlemas suur tume objekt, olles perioodiliselt tähte varjutamas. Goodricke pidas seda salapärast objekti planeediks.

Ei saa jätta märkimata, et avastuse tegija Goodricke ise polnud sugugi puruterve mees, väidetavalt oli ta koguni kurttumm.
See asjaolu ei seganud teda (kaksik)tähtede maailmas veelgi „selgust loomast”. Goodricke avastas ka Sheliaki (beeta Lyr) muutlikkuse. See tähepaar on edaspidi tuntuks saanud kui teatud teise, Algolist erinevat tüüpi varjutusmuutlike tähtede prototüüp.
Kolmandaks avastas sama mees ka tähe Alrediph (delta Cep) muutlikkuse perioodi pikkuse ja pakkus praeguseni tuntud põhjendusena välja ka tähe pulsseerumise. Hiljem on teatavasti seda tüüpi tähed, tsefeiidid, saanud tuntuks kui „Universumi majakad”.

Siin võib tekkida selline eksitav mõttekäik, et asi see Algoli muutlikus avastada, kui iga taevassevaataja võib seda igal ajal iseseisvalt teha! Esmapilgul võib see ehk tõesti nii tunduda ja tekkida teenimatu üleolekutunne Goodricke saavutuse suhtes. Selline tee aga kipub olema libe.

Loomulikult on Algol väärt enda vaatlemist. Muidu polekski ju praegusel jutul mõtet. Aga täiesti iseseisev ja sõltumatu kõige nullist avastamine… Noh, peame aru. Kõigepealt, alustada tulekski siis „tühjalt lehelt”. See tähendab, unustada tuleks kõik, mis seni teada on. Kasvõi selleni välja, et tuleks ise välja valida, millist tähte taevas mitmesaja hulgast vaatlema hakata. Edasi, pole sugugi kindel, et viitsimist ennastki jagub. Tähe mõnepäevase, mitte just väga suure amplituudiga perioodilise ja kindla spetsiifikaga muutlikkuse kindlaks määramine nõuab pikki-pikki öid, sealhulgas suhteliselt pidevaid ja ka terveid öid kestvaid vaatlusi, et hakata milleski selgusele jõudma. Päevavalgus tuleb ju ka vahele. Muidugi pole ka iga öö (pidevalt) selge. Teisalt pole ka ühegi tähe heleduse suhteline, teiste tähtede taustalt hinnatav täpsem väärtus sugugi selline, mida kergekäelise suhtumisega vaatleja kuskilt otse, ilma pikalt harjutamata ära lugeda saab. Kogenud vaatlejal läheb heleduse ligikaudne hindamine muidugi palju libedamalt.

Arvestada tuleb kindlasti ka asjaoluga, et VXIII sajand oli küll juba teleskoobiajastul, kuid „mine poodi ja vali” olukorrast olid lood kaugel eemal. Kuigi raamatuid trükiti, polnud veel suuri raamatukogusid, kuhu entsüklopeediasse trükitud andmeid lugema minna. Ning oh üllatust – internet ja arvuti olid üldse tundmatud asjad. Interneti kohta võib sama öelda veel isegi 1990-ndate algusaastate kohta, kuigi leiutatud see siis juba oli. Loomulikult olid ka füüsika-alased teadmised praegusest tagasihoidlikumad.

Nii et Goodricke ja teised vanemast ajast tuntud nimed olid ikka suured tegijad küll. Tooks siin võrdluseks laudtee üle laukasoo. Meil on küll hea seda mööda kõndida, aga alguses pidi keegi selle tee ju rajama…

Samas ei saa muidugi välistada ja isegi on päris tõenäoline, et aegade vältel on veel varem olnud ka teisi, kes lisaks Algoli perioodi ära määramisele muutlikkuse ligikaudset põhjustki õigesti on oletanud. Kuid siin sekkub karm asi nimega ajalugu: kes on enda mingitel, muuhulgas endast olenematutel asjaoludel kauges tulevikus tsiteeritavaks muutnud ja kes mitte…

Iga taevaobjekti jaoks on aga alati kasulikud uued, varasemaid täiendavad vaatlused. Kui ilmnevad uued ja ootamatud muutused, saame jälle milleski targemaks kui seni oleme.

Algoli olemusest täpsemalt

Kui Algoli poole lihtsalt veidi vaadata, ei erine ta muust tähistaevast millegagi, sest tähe muutlikkus ei avaldu ju sekundite ega minutitega.

Heleduse perioodilise muutlikkuse efekt on aegapidi märgatav siiski ka palja silmaga vaadates (2.1 kuni 3.4 tähesuurust). Enamjagu perioodist paistab Algol maksimumheleduse lähedal, teise tähesuuruse tähena, siis aga vähem kui 5 tunniga langeb heledus peaaegu 3. tähesuuruse põhjani välja, seejärel taastub sama ajaga endine, suurem heledus. Tänapäeval on Algoli täisperiood teada muidugi täpsemini kui XVIII sajandil. Täisperiood on (siin taaskord umbkaudu märkides) umbes 3 tundi lühem kui 3 ööpäeva, 2.87 päeva.

Algoli heleduse muutumine.

Algoli heleduse muutumine.

Kaasajal arvame päris hästi teadvat Algoli muutlikkuse põhjust. Algoli puhul on tegu varjutusmuutliku kaksiktähega (siiski mitte planeet pole see tume objekt), mille kaks komponenti on huvitavad.
Üks komponent, K0 IV klassi allhiid HR-diagrammil, on läbimõõdult suurem, kuid vähem hele, seega märksa madalama pinnatemperatuuriga täht. Sellega on paaris B8V peajada täht: eelmisest pisem, kuid heledam ja kuumem täht.
Silmaga nähtav heleduse langus ilmneb, kui just see suurem ja vähem hele täht Maalt vaadates ettepoole satub.

Algoli heleduse täpsem muutlikkus on tegelikult sujuv, samas ka keerulisem. Täpsemad fotomeetrilised mõõtmised näitavad, et terav peamiinimum vaheldub tunduvalt vähem süsteemi koguheledust langetava teise miinimumiga. Sel ajal varjutab heledam täht osaliselt oma suuremat ja tuhmimat naabrit.

Ka heledama tähe varjutused pole päris täielikud, sellest tuleneb heleduskõvera peamiinimumi teravus. Siit siis ongi tulnud kõik need „kurjade jõudude silmapilgutamiste” jutud. Teisisõnu, peale Algoli heleduse langemist 3.4 tähesuuruseni, hakkab see kohe ka uuesti kasvama (vt skemaatilist joonist). Algoli heleduse „platoo” varjutuste vahel pole samuti konstantselt hele: eksisteerib ka kerge taustamuutlikkus, tulenevalt peaasjalikult suurema, kuid kergema komponendi „väljaväänatusest”. Pole ka ime – Algoli komponente eraldab umbes 0.06 astronoomilist ühikut! Suurused on Päikesega võrreldes aga vastavalt 3.48 suuremal komponendil ja 2.73 väiksemal komponendil.

Muuseas, taoline füüsikaliste suuruste täpsete arvväärtuste esitamine pole teadulikult võttes tihtilugu eriti korrektne. Paljude arvväärtustega tuleb olla ettevaatlik; erinevaid metoodikaid kasutades saab sama asja kohta sageli mõneti erinevaid väärtusi. Samas puudub kahjuks kohtunik, kes oskaks „rohkem valed” väärtused „vähem valedest” eristada. Teadlane ise saab tehtud viga ligikaudselt hinnata, aga seegi pole kindel teadmine. Nii et suurt täpsust taga ajades ja samas objektiivseks jääda püüdes tekivad raskused. Absoluutseid tõdesid „teavad” pahatihti vaid need, kes asjast tegelikult midagi ei tea. Kahjuks mõnigi kord satuvad sellised „tumba-tegelased” koguni vastavat valdkonda juhtima, oma täielikku võhiklikkust koguni „positiivse aspektina” esile tõstes.

Tuleme nüüd oma teema juurde tagasi. Püüame siis vältida absoluutsete tõdede kindlat raiumist, kuid katsume samas siiski omaks võtta seda, mida teaduslik-tehniline protsess meile on võimaldanud teada saada…

Algoli süsteemi kuulub kolmaski komponent. See asub peakaksiku masskeskmest umbes sama kaugel kui Marss Päikesest, kuulub A-spektriklassi, parameetrid ületavad mõneti Päikese omi. See komponent ei osale Maa vaatesuunalt süsteemi koguheleduse muutlikkuses.

Sellega võiks juba teist korda lugeda Algoli-loo lõppenuks, aga paraku ikkagi veel mitte.

Algoli kolmiku kuulsaks teinud tähepaar koosneb siis vaatluslikult hinnates B8V klassi peajada tähest ja jahedamast, spektriklassilt veidi erinevail kuid sagedasemail hinnanguil K0 IV klassi allhiiust, parajasti punaseks hiiuks arenevast tähest. Vaatlused ja arvutused kokku on näidanud, et see suurem, tuhmim ja punasem, seega tähe sise-ehituse teooria põhjal enam arenenud täht, on mõõtmetelt väiksemast kaaslasest viletsam mitte ainult heleduse, vaid ka massi osas. Vastavad väärtused on hinnatud 0.70 ja 3.17 võrreldes Päikese massiga (ärgem siis unustagem äsjaseid manitsusi, see kehtib loomulikult ka loo autori suhtes). Teatavasti aga teoreetilise astrofüüsika üheks põhialuseks on teadmine, et just mida massiivsem on täht, seda kiiremini ta areneb. Vastavalt tuli astrofüüsikasse ka termin „Algoli paradoks”, sest analoogne vastuolu ilmnes teistegi, üha enamate ja enamate reaalselt vaadeldud-uuritud kaksiktähtede osas. Muidugi leiti ka palju kaksiktähti, kus komponentide masside jaotuse asi „oli korras”.

Lahenduseni on õnneks siiski jõutud. Siin tuleb mängu uus termin, nimelt lähiskaksiktähed. Kaugus Maast ei puhu siinkohal mingit pilli, oluline on hoopis nende omavaheline suhteline lähedus. Mingis arenguetapis hakkab massiivsem täht tõepoolest kiiremini arenedes paisuma, kusjuures tähe väliskihid satuvad üha enam ka teise komponenttähe külgetõmbejõu haardesse. Võib saabuda hetk, kus paisuva tähe välispind jõuab piirkihini, kust edasi paisumine ei too kaasa tähe reaalset paisumist, sest teise tähe külgetõmme saab seal sama tugevaks või veel tugevamakski. Selle tulemusena võib alata täheaine ülekanne ühelt tähelt teisele tähele. Küllaltki kiiresti võib päris suur osa tähematerjalist ümber jaguneda. Selline protsess peaks reaalajas ka Algoli puhul toimuma.

Kui probleemile üldisemalt vaadata, siis mõnedel lähiskaksiktähe juhtudel võib millalgi siiski aine ülekanne ka lakata või muutuda vähem intensiivseks. Asi on selles, et komponentide masside hierarhia ümbervahetus täheaine ülekande käigus toob kaasa tähtede aegamööda üksteisest eemaldumise. Nii peaks juhtuma ka Algoliga; perioodi aeglane pikenemine on vaatluslikult kinnitust leidnud.

Paljude lähiskaksikute puhul jääb vaatamata masside ümberjagunemisele eemalt vaadates mõnda aega ikkagi püsima komponentide umbkaudu sama väline pilt, mis oli enne täheaine ülekande algust. Maapealses mõttes on see aeg muidugi väga pikk… See ongi Algoli pardoks, mille mingil määral erinevad avaldumisvormid annavad aluse mitmete kaksiktähtede klassi liigitamiseks. Siia kuuluvad ühe klassina ka „tüüpilised algolid”, mille prototüüp on muidugi Algol ise.

Algoli paradoks kui tavaline nähtus

Algol-paradoks esineb päris mitmetel kaksiktähtede juhtudel. Kaitstud pole selle eest ka komponenttähtede suurte algmassidega, HR-diagrammil peajadal O-klassis või B-klassi soojemas otsas (B3-st kuumemad) alustavad kaksiktähed, neutrontähtede ja mustade aukude eellased. Need on juba peajadal väga heledad, ehkki heledusklass on ikka V nagu peajadal peab olema. Edasises arengufaasis, saades ülihiidudeks, võib neil samuti ilmneda Algoli paradoks, mille käiku või tulemusi Maalt vaadates astronoomid higi valama peavad. Ei ole sellest rammukatsumisest pääsenud ka siinsete ridade autor.

Siin, 3. osaga, lõpeb 2022. aasta septembrikuu taevaülevaade. Loo lõppu on lisatud Algoli miinimumid mihklikuu teise poole ja oktoobrikuu jooksul, Ida-Euroopa suveaega arvestades. Eraldi on märgitud miinimumid, mis on Eestis reaalselt vaadeldavad.

  • 15.09 kell 7.42
  • 18.09 kell 4.31 !
  • 21.09 kell 1.19 !
  • 23.09 kell 22.08 !
  • 26.09 kell 18.57
  • 29.09 kell 15.45
  • 02.10 kell 12.34
  • 05.10 kell 9.23
  • 08.10 kell 6.12 !
  • 11.10 kell 3.00 !
  • 13.16 kell 23.49 !
  • 16.10 kell 20.38 !
  • 19.10 kell 17.27
  • 22.10 kell 14.16
  • 25.10 kell 11.04
  • 28.10 kell 7.53
  • 31.10 kell 3.42 ! (talveajas!)

Märksõnad: ,