Grudzień, choć w większości jeszcze jesienny, to powoli, z nocy na noc coraz wcześniej ukazuje nam już zimową część nieba. To właśnie w grudniu zaczyna być widoczny wieczorami Gwiazdozbiór Oriona, chyba najbardziej charakterystyczny kształt na niebie. Dla wielu jest wręcz symbolem zimy, obok śniegu, nart i lepienia bałwana. Spędzamy pod nim każdy, pogodny zimowy wieczór. Często jest kojarzony też ze świętami, prawie jak choinka czy świąteczne lampki, bo towarzyszy nam przez cały ten wyjątkowy czas. Niektórym przypomina klepsydrę, innym przewróconą na bok kokardę, jednak w rzeczywistości przedstawia on Oriona – mitologicznego łowcę, który był tak olbrzymi, że gdy stąpał po dnie morza to głowę miał ponad falami.
W Gwiazdozbiorze Oriona naszą szczególną uwagę zwróci jedna, jasna gwiazda o wyraźnym pomarańczowoczerwonym zabarwieniu, znajdująca się u góry, po lewej stronie gwiazdozbioru. To Betelgeza, prawdziwa gwiazda wśród gwiazd! Sławę zyskała dzięki dużemu prawdopodobieństwu zmiany w „gwiazdę supernową”. Najprościej mówiąc wiele osób czeka, aż Betelgeza wybuchnie. Byłoby to bez wątpienia najbardziej spektakularne wydarzenie astronomiczne w naszym życiu. Naukowcy spekulują, że ta gwiazda rzeczywiście eksploduje w niedalekiej, jak na kosmiczną skalę, przyszłości. Do wybuchu ma dojść w przeciągu najbliższych stu tysięcy lat. Choć prawdopodobieństwo jest nieduże, nie jest całkiem wykluczone, że będziemy mogli takie zjawisko zaobserwować jeszcze za naszego życia. Istnieje także prawdopodobieństwo, że taka eksplozja mogła mieć już miejsce, a jedynie jej światło jeszcze do nas nie dotarło, choć astronomowie raczej negują taki rozwój wydarzeń. Betelgeza jest oddalona od Ziemi o około 600 lat świetlnych, a więc obserwujemy ją taką jaką była około 600 lat temu. Nie posiadamy dokładnych danych na temat odległości do Betelgezy, gdyż jest ona gwiazdą dość problematyczną, jeśli chodzi o określenie dokładnej odległości ze względu na jej zmienność.
Zaczynając od początku, Betelgeza jest czerwonym nadolbrzymem, czyli ogromną, czerwoną gwiazdą, która znajduje się już na schyłkowym etapie swojej ewolucji. Pod koniec życia, gdy gwiazdom kończy się paliwo, większość z nich puchnie, a ich temperatura powierzchniowa spada, więc stają się one czerwone. Najgorętsze gwiazdy są błękitne, natomiast najchłodniejsze właśnie czerwone. Betelgeza jest gwiazdą masywną, a jej rozmiary zawsze były spore, toteż teraz gdy jest dodatkowo spuchnięta, jej promień jest naprawdę imponujący. Gdyby była w naszym Układzie Słonecznym na miejscu Słońca, sięgnęłaby poza Główny Pas Planetoid, znajdujący się pomiędzy orbitami Marsa, a Jowisza. Takie olbrzymie gwiazdy kończą swoje życia w bardzo wysokoenergetycznych wybuchach, zwanych wybuchami supernowych. Nazwa wzięła się stąd, że dawno temu, gdy ludzie mieli okazję takie wybuchy obserwować, myśleli, że na niebie pojawiła się nowa, bardzo jasna gwiazda – supernowa. W rzeczywistości nie były to jednak narodziny gwiazdy, a jej spektakularna śmierć. Betelgeza jest także gwiazdą zmienną fizycznie, pulsującą, półregularną, czyli taką, która zmienia swoja jasność na skutek ekspansji i kurczenia się swoich warstw zewnętrznych w nie do końca regularnych odstępach czasu. Bardzo często taką cechę posiadają gwiazdy, które osiągnęły już kres stabilności na swojej ścieżce ewolucyjnej, gdyż posiadają niestabilne, rozdęte, pulsujące otoczki. Gdyby rzeczywiście doszło już do wybuchu supernowej Betelgezy, byłaby to najbliższa supernowa obserwowana przez ludzkość. Stałaby się ona obiektem niemalże tak jasnym jak Księżyc w pełni. Nocne niebo spowiłaby świetlista łuna, a na Ziemi moglibyśmy obserwować cienie rzucane przez obiekty za sprawą przesłaniania światła supernowej. Taki stan rzeczy utrzymywałby się przez kilka tygodni, bądź miesięcy, a następnie jasność tego zjawiska powoli by spadała. Prawdopodobnie po kilku latach w tamtym miejscu na niebie nie widzielibyśmy już nic okiem nieuzbrojonym, a charakterystyczny kształt Oriona zmieniłby się na zawsze. Na szczęście więcej efektów tego wydarzenia nie odczulibyśmy na Ziemi, bo dzieląca nas odległość od Betelgezy zapewnia nam bezpieczeństwo od wszystkich śmiercionośnych skutków takiego wybuchu. Materia wyrzucona w takiej eksplozji utworzyłaby natomiast piękną mgławice, będącą pozostałością po supernowej, czyli olbrzymią chmurę gazu i pyłu zawieszoną w przestrzeni kosmicznej. W jej wnętrzu prawdopodobnie pozostanie ściśnięte jądro gwiazdy pod postacią obiektu zwartego – gwiazdy neutronowej, bądź co bardzo mało prawdopodobne w przypadku Betelgezy, czarnej dziury, które powstają raczej jedynie z najmasywniejszych gwiazd we Wszechświecie.
W 2019 roku zauważono znaczne pociemnienie Betelgezy, o wiele większe niż wynikające z jej klasycznego pulsowania. Zaczęto spekulować wtedy, że do wybuchu jest już bardzo niedaleko. Później okazało się jednak, że to jedynie chmura materii wyrzucona z powierzchni samej gwiazdy znacząco przesłoniła jej światło. To nie koniec ciekawostek dotyczących Betelgezy. Ostatnio naukowcom udało się odkryć, że w rzeczywistości jest ona układem podwójnym gwiazd. Główny składnik układu, czyli czerwony nadolbrzym, ma swojego mniejszego, młodego towarzysza, prawdopodobnie jeszcze protogwiazdę, która nie rozpoczęła przemiany wodoru w hel w swym jądrze (być może jest to młoda gwiazda typu F przed ciągiem głównym). Oba obiekty okrążają wspólny środek masy po tak ciasnych orbitach, że protogwiazda znajduje się w zasięgu atmosfery Betelgezy i przypuszcza się, że w przyszłości może na nią spaść. Skąd jednak tak młody obiekt w towarzystwie gwiazdy powoli umierającej? Okazuje się, że Betelgeza też nie jest gwiazdą starą, ma zaledwie około 10 milionów lat, co jak na gwiazdę nie jest wcale wiekiem starym. Dla porównania Słońce ma około 4,5 miliarda lat. Jednak tak masywne gwiazdy jak Betelgeza (jej masę szacuje się na mniej więcej kilkanaście razy większą od masy Słońca) żyją o wiele krócej, a ich ewolucja przebiega bardzo szybko, także bardziej masywny składnik tego układu podwójnego zdążył przeżyć niemal całe swoje życie podczas gdy mniej masywny prawdopodobnie nie stał się nawet jeszcze pełnoprawną gwiazdą. Nowo odkrytej gwieździe postanowiono nadać nazwę Siwarha, co po arabsku oznacza „jej bransoleta”, a to dlatego, że nazwa Betelgezy początkowo oznaczała rękę postaci kobiecej ze starej arabskiej legendy.
Gwiazdozbiór Oriona ma nam jednak o wiele więcej do zaoferowania od ciekawego kształtu i wielu pięknych, fascynujących gwiazd. Okazuje się, że jest on cały spowity malowniczymi mgławicami, czyli olbrzymimi, kosmicznymi chmurami gazu i pyłu. Znajduje się tutaj Kompleks Oriona – wielkie zgrupowanie kosmicznych obłoków, do którego należą takie mgławice jak: Pętla Barnarda (SH 2-276), Wielka Mgławica w Orionie (M42), Mgławica de Mairana (M43), Mgławica Koński Łeb (Barnard 33), Mgławica Płomień (NGC 2024) oraz mgławice: M78, NGC 2023, NGC 1977, NGC 1973 i NGC 1975, IC 434. W rzeczywistości część z tych mgławic należy właściwie do olbrzymiej Pętli Barnarda, rozciągającej się prawie że od gwiazdy Bellatrix, aż po gwiazdę Rigel. Większość z nich przypuszczalnie jest pozostałością po bardzo dawnej supernowej.
Bez wątpienia najbardziej znaną mgławicą Oriona jest Wielka Mgławica w Orionie, gdyż jest ona jednym z niewielu obiektów głębokiego nieba, które możemy zobaczyć nieuzbrojonym okiem w dobrych warunkach obserwacyjnych, gdy oddalimy się od świateł miast. Znajdziemy ją w tak zwanym Mieczu Oriona. Jest to fragment gwiazdozbioru Oriona składający się z trzech prawie pionowo ułożonych „gwiazd” blisko siebie o niezbyt jasnym blasku. Miecz Oriona znajduje się pod lepiej widocznym Pasem Oriona, czyli kształtem z trzech jasnych gwiazd ułożonych pod kątem (zwężenie klepsydry lub kokardy).
Gdy popatrzymy na Miecz Oriona, zobaczymy wokół środkowej „gwiazdy” wyraźne rozmycie. W rzeczywistości jest to właśnie Wielka Mgławica w Orionie. Jest ona przykładem typowej mgławicy gwiazdotwórczej, czyli miejsca gdzie we Wszechświecie tworzą się nowe gwiazdy. Dzieli nas od niej odległość około 1350 lat świetlnych. W środku mgławicy zdążyło się już narodzić wiele gwiazd. Tworzą one np. gromadę otwartą Trapez, zlokalizowaną w centrum mgławicy. Należy wspomnieć, że gwiazdy powstają grupowo, bardzo wiele naraz, dlatego też młode gwiazdy spotyka się w gromadach, zwanych gromadami otwartymi. Powiązania grawitacyjne między gwiazdami w gromadach nie są jednak zbyt silne, więc później rozchodzą się one po przestrzeni kosmicznej. Dzięki temu, że w sercu omawianej mgławicy możemy odnaleźć już młode, jasne gwiazdy, mgławica ta jest dla nas widoczna. Jonizują one mgławicowy gaz i dzięki temu mgławica świeci. Takie mgławice nazywane są mgławicami emisyjnymi.
We wszechświecie istnieją jednak także ciemne mgławice, czyli takie, których nic dostatecznie nie rozświetla. Z reguły są trudne do wykrycia, chyba że przesłaniają światło obiektów położonych za nimi. W Orionie także znajdziemy przykład takiej mgławicy. Zwie się ona Koński Łeb i jest położona tuż poniżej gwiazdy Alnitak, czyli skrajnie lewej z Pasa Oriona. Mgławica Koński Łeb składa się z ciemnego i zimnego pyłu i gazu. Widzimy jej charakterystyczny kształt, przypominający właśnie głowę konia, dlatego bo znajduje się ona na tle jasnej mgławicy emisyjnej IC 434.
Pozostawiając już Oriona, spojrzymy jeszcze w kierunku gwiazdozbioru Bliźniąt. W jego odnalezieniu może pomóc nam Wielki Wóz, czyli chyba najbardziej znany, nieformalny kształt na niebie – asteryzm. W rzeczywistości Wielki Wóz jest po prostu fragmentem kształtu gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy. Gdy odnajdziemy już Wielki Wóz i przeciągniemy linię półprostą, łączącą jego dyszel z tylnym kołem, w stronę tyłu wozu, natrafimy na dwie jasne gwiazdy niedaleko siebie. To Polluks (poniżej) i Kastor (powyżej) – dwie najjaśniejsze gwiazdy gwiazdozbioru Bliźniąt, które symbolizują dwie mitologiczne postacie o takich właśnie imionach. Według starożytnych Greków byli to dwaj bracia, będący wzorem braterskiej miłości. Gdy Kastor w pewnej bitwie poległ martwy, Polluks nie chciał pozostać bez niego na świecie, dlatego Zeus przeniósł ich razem między gwiazdy. W kształcie tego gwiazdozbioru rzeczywiście można dopatrzeć się dwóch postaci trzymających się za ręce.
W grudniu możemy obserwować rój meteorów promieniujący właśnie z gwiazdozbioru Bliźniąt. Nosi on nazwę Geminidy. Jego radiant, czyli punkt na sferze niebieskiej, w którym przecinają się przedłużone wstecz pozorne drogi meteorów należących do jednego roju, znajduje się w pobliżu gwiazdy Kastor. Roje meteorów biorą swoje nazwy właśnie od gwiazdozbiorów, w których znajdują się ich radianty. Zjawisko Geminidów jest spowodowane przez wpadające w naszą ziemską atmosferę małe drobiny skalne pochodzące z rozpadającej się planetoidy (3200) Phaethon. Takie kosmiczne okruchy nazywa się meteoroidami. Planetoida Phaethon kruszy się na skutek dość częstych i bardzo bliskich przejść w okolicach Słońca, rozsiewając wzdłuż swojej orbity miliony odłamków. W grudniu Ziemia przecina orbitę tej planetoidy i wpada w kosmiczne gruzowisko. Są to fragmenty skalne, o wielkościach z reguły ziaren piasku lub ziaren grochu. Gdy wpadają w atmosferę Ziemi, „spalają się” w niej i powodują zjawisko meteorów, czyli charakterystycznych jasnych błysków na niebie, nazywanych też potocznie „spadającymi gwiazdami”. Nasze ustawienie w Układzie Słonecznym względem orbity tej planetoidy oraz odległych gwiazd w tej porze roku powoduje, że wydaje nam się jakby wszystkie te meteory „wypływały” właśnie akurat z Bliźniąt. Jest to jednak po prostu przypadek. Czasem gdy taki kosmiczny odłamek jest trochę większy niż przeciętnie, wywoła także znacznie jaśniejszy błysk. Najjaśniejsze meteory, które są jaśniejsze niż planeta Wenus – najjaśniejsza z planet na niebie, nazywamy bolidami. Gdy kosmiczny kawałek skały będzie wystarczająco duży, może przetrwać lot przez atmosferę. Wtedy taką skałę z kosmosu, która spadła na Ziemię nazywamy meteorytem. Maksimum roju Geminidów przypada pomiędzy 13, a 14 grudnia. Jest to jeden z najbardziej aktywnych rojów meteorów, jaki możemy obserwować w ciągu roku. Jego zenitalna liczba godzinna wynosi aż 120. Oznacza to, że pojedynczy obserwator w bardzo dobrych warunkach obserwacyjnych jest w stanie zaobserwować, aż 120 meteorów w ciągu jednej godziny, przy założeniu, że radiant roju znajdowałby się w zenicie. To trochę większa częstotliwość niż dla, chyba najbardziej znanego roju meteorów – Perseidów, dla których zenitalna liczba godzinna wynosi mniej więcej 90-100.
Oprócz przejawów aktywności małych ciał niebieskich Układu Słonecznego takich jak planetoidy, czy meteoroidy, na nocnym niebie możemy obserwować też o wiele większe i łatwiejsze do wypatrzenia obiekty naszego układu planetarnego. Mowa o Księżycu i planetach. Wczesnym wieczorem, na kierunku południowym dobrze widoczny jest aktualnie Saturn - dość jasny punkcik o lekko żółtawym zabarwieniu. Znajduje się teraz na niebie akurat pod Kwadratem Jesiennym, czyli jesiennym asteryzmem, pełniącym funkcję drogowskazu po jesiennej części nieba, który położony jest na obszarze dwóch gwiazdozbiorów – Pegaza i Andromedy. Sam Saturn przebywa natomiast teraz w Gwiazdozbiorze Wodnika. Przy użyciu niewielkich teleskopów można zobaczyć przepiękne pierścienie tej planety i jego największy księżyc – Tytana. Tegoroczny grudzień nie jest jednak najlepszym czasem do podziwiania spektakularnego systemu saturnowych pierścieni, gdyż aktualnie ta planeta ustawiła się względem Ziemi tak, że pierścienie są skierowane do nas swoją krawędzią. Z racji tego, że są one strukturą o bardzo małej grubości możliwe, że w ogóle nie uda nam się ich dostrzec. Na szczęście w przyszłym roku, z miesiąca na miesiąc sytuacja ta będzie się poprawiać. Nieopodal Saturna na nieboskłonie znajduje się Neptun, jednak jest on zbyt odległą planetą, aby dostrzec go gołym okiem. W przypadku Neptuna trzeba byłoby skorzystać z teleskopu. Dalej w kierunku wschodu przy użyciu sprzętów optycznych można dojrzeć Urana. W jego przypadku pomocna może się okazać już zwykła lornetka. Po godzinie osiemnastej zacznie wschodzić Jowisz – bardzo jasna planeta, a więc na pewno zwróci naszą uwagę, tym bardziej, że w grudniu tego roku dostrzeżemy go tuż obok Polluksa i Kastora.
Grudzień jest bardzo wdzięcznym czasem do obserwacji astronomicznych ze względu na coraz dłuższe noce i naprawdę ciemne niebo. W końcu 21 grudnia doświadczymy najkrótszego dnia w roku. Jest to moment przesilenia zimowego, czyli górowania Słońca w zenicie nad Zwrotnikiem Koziorożca. Inaczej mówiąc to oczywiście początek astronomicznej zimy. Być może uda się nam także doświadczyć mroźnych wieczorów i nocy, gdy temperatura spadnie poniżej 0℃. W takich warunkach znacznie spada wilgotność powietrza, przez co nasza atmosfera staje się bardziej przejrzysta i sprzyjająca obserwacjom astronomicznym. To dlatego wiele osób mówi, że zimą gwiazdy potrafią być tak wyraźne, że aż kłują w oczy.
Autorka: Marta Sztajnykier