How big is Gwiazda Granat?

Mi Cephei, znana też jako Gwiazda Granat Herschela, to czerwony nadolbrzym w gwiazdozbiorze Cefeusza. W badaniu z 2019 roku oszacowano, że ma około 1,4 miliarda kilometrów średnicy, czyli około 970 razy więcej niż szerokość Słońca. Jest to szerokość widocznej powierzchni gwiazdy. Wartość ta jest niepewna o około jedną czwartą w obie strony, głównie dlatego, że odległość gwiazdy jest słabo poznana.

Rozmiar

Gwiazda nie ma stałej powierzchni, więc jej szerokość mierzy się na fotosferze, czyli świecącej warstwie, która wysyła większość jej światła. W badaniu z 2005 roku astronomowie zmierzyli metodą interferometrii, jak szeroka wydaje się Mi Cephei widziana z Ziemi. Interferometria łączy światło z kilku teleskopów. W podczerwieni fotosfera ma szerokość 14,1 tysięcznej sekundy łuku, przy czym sekunda łuku to 1/3600 stopnia. Wokół fotosfery leży warstwa cząsteczek gazu, o około jedną trzecią szersza.

Aby zamienić ten kąt na szerokość, trzeba znać odległość gwiazdy. Opublikowane szacunki wahają się od około 1300 do 5900 lat świetlnych, przy czym rok świetlny, czyli odległość, jaką światło pokonuje w ciągu roku, to około 9,46 biliona kilometrów. Pomiar kosmicznego teleskopu Gaia był zbyt niepewny, by rozstrzygnąć tę kwestię.

W 2019 roku zespół wyznaczył odległość około 2100 lat świetlnych, porównując Mi Cephei z Betelgezą, podobną gwiazdą, której odległość niedawno zmierzono ponownie. Przy tej odległości promień gwiazdy jest 972 razy większy niż promień Słońca, plus minus 228, więc gwiazda ma 1,0–1,7 miliarda kilometrów średnicy. W badaniu z 2005 roku, w którym gwiazdę umieszczono dalej, uzyskano promień 1420 razy większy niż promień Słońca, co dawałoby około 2 miliardów kilometrów średnicy.

Porównania rozmiarów

Mi Cephei jest około 970 razy szersza niż Słońce, które ma około 1,39 miliona kilometrów średnicy.
Gdyby zajęła miejsce Słońca, jej powierzchnia sięgałaby na odległość około 4,5 jednostki astronomicznej: poza orbitę Marsa i przez większą część drogi do orbity Jowisza. Jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemi od Słońca, około 150 milionów kilometrów.
Jest o około jedną czwartą szersza niż Betelgeza, inny czerwony nadolbrzym tego samego typu, i ma około dwóch trzecich szerokości VY Canis Majoris, jednego z najszerszych czerwonych nadolbrzymów znanych w Drodze Mlecznej w 2024 roku.
Widziana z Ziemi, Mi Cephei ma taką szerokość jak ludzki włos o grubości około 0,1 milimetra, trzymany w odległości około 1,5 kilometra.
Gdyby Słońce zmniejszyć do rozmiarów piłki do koszykówki, Mi Cephei byłaby kulą o średnicy około 230 metrów, czyli mniej więcej tak długą jak dwa boiska do futbolu amerykańskiego.

Gwiazda Granat

Mi Cephei bywa nazywana Erakis, ale od dawna znana jest jako Gwiazda Granat Herschela, nazwa, która pasuje do jej głębokiej czerwonej barwy. Gwiazda wydaje się czerwona częściowo dlatego, że jest znacznie chłodniejsza od Słońca. Pył w przestrzeni między gwiazdą a Ziemią dodatkowo czerwieni jej światło. W teleskopie widać ją w pobliżu krawędzi IC 1396, świecącego obłoku gazu.

Jasność Mi Cephei także się zmienia, w przybliżonym cyklu trwającym około dwóch lat. Ogólny katalog gwiazd zmiennych (General Catalogue of Variable Stars) wskazuje ją jako wzorcowy przykład czerwonych nadolbrzymów, które zmieniają jasność w ten częściowo regularny sposób.

Gwiazda, która traci masę

Podobnie jak inne czerwone nadolbrzymy, Mi Cephei powoli traci zewnętrzne warstwy, które ulatują w przestrzeń kosmiczną. W 2019 roku astronomowie sporządzili za pomocą radioteleskopów NOEMA mapę gazu tlenku węgla wokół gwiazdy. Okazało się, że gaz tworzy grudki, a nie jest rozłożony gładko. Razem grudki i pozostała część wiatru gwiazdowego, czyli gazu, który gwiazda wyrzuca w przestrzeń kosmiczną, unoszą rocznie około 2,5 milionowej części masy Słońca, co odpowiada mniej więcej czterem piątym masy Ziemi.

W badaniu z 2023 roku prześledzono gorący gaz unoszący się z powierzchni gwiazdy w postaci pióropuszy, napędzanych konwekcją, czyli wirowaniem gorącego gazu unoszącego się w górę i chłodniejszego opadającego w dół. Gaz sięgał wysokości co najmniej jednej dziesiątej promienia gwiazdy nad jej powierzchnią. Stamtąd może z łatwością uciec przed grawitacją gwiazdy. Przewiduje się, że Mi Cephei zakończy życie jako supernowa, czyli eksplozja masywnej gwiazdy.