Sao Bắc Cực (SBC) không phải là ngôi sao sáng nhất mà chỉ độ sáng của nó chỉ ở mức trung bình. Trong bảng xếp hạng các sao sáng nhất, SBC thậm chí không lọt được vào top 40 mà chỉ đứng thứ 48.
Sao Bắc Cực là sao gì?
SBC là ngôi sao quan trọng nhất vì nằm ở vị trí mà trục quay của trái đất trực tiếp trỏ tới. Đặc biệt là SBC sẽ không mọc hay lặn trong suốt đêm mà gần như luôn ở tại một điểm phía trên chân trời phương Bắc thay đổi mỗi năm trong khi các ngôi sao khác quay xung quanh nó.
Vì vậy, bạn luôn có thể dễ dàng tìm thấy SBC ở ngay hướng Bắc tại bán cầu Bắc vào bất cứ giờ nào trong đêm và bất cứ thời gian nào trong năm. Và nếu bạn đang ở Bắc Cực thì ngôi sao phương Bắc sẽ ở ngay trên đầu bạn.
Sao Bắc Cực nằm ở đâu và xác định nó như thế nào?
Polaris thuộc về chòm Ursa Minor hay Tiểu Hùng (Gấu Nhỏ), đôi khi còn được gọi là “Stella Poris”.
Theo thiên văn phương Tây, một mảng sao đáng chú ý trong chòm Gấu Nhỏ là 7 ngôi sao tạo thành hình cái muỗng hay muôi múc nước, Little Dipper (Cái muỗng Nhỏ), đối lập với Big Dipper (Cái muỗng Lớn) là mảng sao Bắc Đẩu trong chòm Ursa Major hay Đại Hùng cũng nằm ở gần đó, sáng hơn và dễ thấy hơn. Little Dipper ít được nhắc tới vì các ngôi sao của nó khá mờ, đến mức mà chỉ một chút ánh trăng hay ánh đèn đường cũng che khuất được 4 ngôi sao mờ nhất của nó.
Trên bầu trời, trùng hợp là Big và Little Dippers cũng luôn nằm ở những vị trí đối nghịch nhau: khi mảng này thẳng đứng thì mảng kia lộn ngược. Phần cán của hai mảng này cũng trải rộng theo 2 hướng ngược nhau. Và cho tới nay, khi nói về chúng, người ta vẫn thấy chiếc xoong cán dài Big Dipper sáng rõ hơn cái muôi nhỏ Little Dipper. (ở các quốc gia khác nhau Sao Bắc Đẩu hay Big Dipper có những tên gọi khác nhau: ở Hà Lan là cái xoong, ở Anh là cái cày...)
Ngôi sao phương Bắc nằm ở phía cuối phần cán (tay cầm) của Little Dipper. Cách dễ nhất để tìm ra Polaris (tên gọi tắt trong tiếng Anh của sao Bắc Cực) là căn cứ vào hai ngôi sao “con trỏ” nằm trên miệng cái xoong Big Dipper: Dubhe và Merak. Rất đơn giản, bạn chỉ cần vẽ 1 đường thẳng giữa hai điểm này, kéo dài 5 lần theo hướng từ đáy xoong đi lên là sẽ thấy được Polaris (xem ảnh 3).
Sao Bắc Cực có đặc điểm gì?
Sao Bắc Cực hiện nay mang tên Polaris, là một sao biến quang (Cepheid), nghĩa là nó sẽ sáng và mờ theo chu kỳ nhất định. Theo từ điển của NASA, Cepheid là một công cụ hữu ích giúp các nhà thiên văn tính toán các khoảng cách vũ trụ từ trái đất tới các thiên hà và cụm sao. Chu kỳ của Cepheid tương quan với ánh sáng của các thiên thể mà nó phản chiếu và thiên thể càng ở xa thì ánh sáng của Cepheid càng mờ.
Nằm cách chúng ta 434 năm ánh sáng, Polaris có độ sáng gần gầp 4000 lần so với mặt trời và tỏa sáng ở cấp độ 2.
Theo thang đo cấp sao biểu kiến của các nhà thiên văn học, số càng nhỏ thì vật thể càng sáng. Cấp độ của các ngôi sao và hành tinh rực rỡ nhất trên bầu trời đêm là 0 hoặc thậm chí là số âm.
Là một sao biến quang Cepheid, biến thiên trong độ sáng của SBC rất nhỏ, chỉ khoảng 1/10 của 1 cấp trong vòng dưới 4 ngày (nghĩa là mỗi 4 ngày bạn sẽ thấy SBC sáng hơn hoặc mờ hơn một chút)
Khi dùng kính viễn vọng nhỏ để ngắm SBC, có thể bạn sẽ để ý đến một sao đồng hành tí hon (được gọi là Polaris Ab) tỏa sáng ở cấp 9 với sắc độ hơi xanh và xám. Polaris Ab là người bạn đồng hành được nhà thiên văn vĩ đại người Anh, Sir William Herschel nhìn thấy lần đầu tiên năm 1780, chỉ một năm sau khi ông tìm ra Thiên vương tinh).
Theo các nhà thiên văn, hai sao A và Ab cách nhau khoảng 2.400 đơn vị thiên văn (a.u). Như vậy, thời gian để hai sao này quay quanh nhau lên tới nhiều ngàn năm. (1 a.u = khoảng cách trung bình từ mặt trời tới trái đất)
Trong hệ sao Bắc Cực còn một ngôi sao nữa là Polaris B mãi đến năm 1929 mới được phát hiện nhờ nghiên cứu quang phổ của Polaris. Polaris B là một sao lùn trắng chỉ cách Polaris Ab 18,5 a.u (cỡ quãng đường từ Thiên vương tinh đến m ặt trời). Vì nằm quá gần ngôi sao Polaris Ab sáng hơn nó nhiều lần nên Polaris B đã là ẩn số trong thời gian rất dài.
Sao Bắc Cực gần đây có gì lạ?
Trong vài thập kỷ qua, sao Bắc Cực ngày càng sáng hơn trước đây. Dù nhìn bằng mắt thường, chúng ta vẫn thấy sao Bắc Cực khá mờ nhưng theo ước tính của một nhóm khoa học gia vào năm 2014, sao Bắc Cực hiện nay sáng gấp 4,6 lần so với chính nó trong thời cổ đại. Nguyên nhân cho hiện tượng này vẫn là một dấu hỏi lớn.
Năm 2008, nhân dịp kỷ niệm 50 năm thành lập, NASA đã phát bài "Across the Universe" của ban nhạc The Beatles tới ngôi sao phương Bắc từ một trạm phát sóng ở châu Âu. Đó cũng là dịp kỷ niệm của nhiều sự kiện không gian quan trọng với nước Mỹ và thế giới như 50 năm ngày phóng vệ tinh đầu tiên của Mỹ Explorer 1, 45 năm thành lập Mạng lưới Không gian Sâu (nơi nhận tín hiệu từ các tàu không gian không người lái như Voyager). Một ngày sinh nhật nữa không thể không nhắc đến là ngày "Across the Universe" tròn 40 tuổi kể từ lần thu âm đầu tiên!
Mãi mãi chỉ có một ngôi sao phương Bắc?
Sao Bắc Cực không phải là một hằng số như câu nói nổi tiếng của Shakespeare dẫn lại lời hoàng đế La Mã Julius Caesar: “Tôi ở xa như ngôi sao phương bắc”.
Quả vậy, tại mỗi thời điểm trái đất chỉ có một ngôi sao ở trên cực Bắc nhưng nhiều thế kỷ qua đi, vị trí của cực Bắc sẽ thay đổi nên sẽ có nhiều sao được gọi là sao Bắc Cực trong lịch sử.
Theo Space.com, giống như lực hấp dẫn của trái đất khiến con quay dao động, sự quay của trái đất tùy thuộc vào một lực mô-men xoắn do tổng lực hấp dẫn của mặt trăng và mặt trời gây ra. Do đó, trục của trái đất cũng dao động chậm theo hình tròn trên bầu trời và hướng của trục này trong không gian cũng thay đổi từ từ. Hiện tượng này được gọi là tiến động, tuế sai hay precession trong tiếng Anh. Và thế là vị trí của thiên cực Bắc cũng sẽ dịch chuyển từ từ qua hàng thế kỷ.
Sao Bắc Cực hiện nay sẽ tiếp tục gần cực Bắc hơn và đạt vị trí gần nhất vào ngày 24/3/2100 với 27,15 phút cung hoặc nhỏ hơn một chút so với đường kính mặt trăng.
Chu kỳ hoàn thành một dao động của trục trái đất là 25.800 năm và các ngôi sao khác nhau sẽ lần lượt trở thành sao Bắc Cực vào những thời điểm khác nhau.
Trong quá khứ, sao Bắc Cực của năm 2600 trước công nguyên, thời kỳ xây dựng kim tự tháp ở Ai Cập cổ đại chính là sao Thuban trong chòm sao Draco. Đến năm 400 trước công nguyên, thời của nhà triết học lừng danh Pluto, ngôi sao bảo vệ sáng nhất Kochab trở thành sao Bắc Cực.
Vươn tới tương lai, gần 12.000 năm nữa, tổ tiên của chúng ta sẽ gọi Vega, một trong những ngôi sao sáng nhất bầu trời là sao Bắc Cực vào năm 14.000.