ster van de week

Castor – Alpha Geminorum

Castor is één van de twee heldere sterren in het sterrenbeeld Gemini – Tweelingen. De ster is zichtbaar als een enkele ster maar in feite is het een beroemde meervoudige ster bestaande uit drie paren dubbelsterren die allemaal op een complexe manier om een gemeenschappelijk zwaartepunt draaien. Het licht dat we van Castor zien is dus in feite afkomstig van zes verschillende sterren.

Gemini - Urania's Mirror
Gemini – uit Urania’s Mirror (ca. 1825)

Fysische kenmerken

Castor, Alpha Geminorum is een zesvoudig stersysteem in het sterrenbeeld Tweelingen – Gemini. Het stersysteem bestaat uit drie binaire paren genaamd Castor A, Castor B en Castor C. Het Castor-sextet heeft een gecombineerde schijnbare helderheid van magnitude 1,58 en staat als de 23ste helderste ster aan de sterrenhemel. De ster is iets zwakker dan Regulus – Alpha Leonis en Adhara in Canis Major – Grote Hond en is helderder dan Shaula in de Schorpioen, Gacrux in het Zuiderruis en Bellatrix in Orion. Hoewel Castor de aanduiding Alpha heeft is Castor de op een na helderste ster in Tweelingen, iets zwakker dan zijn tweelingbroer Pollux – Bèta Geminorum. Castor bevindt zich op een afstand van ongeveer 51 lichtjaar van de Aarde.

Stersysteem

Het Castor-systeem bestaat uit drie dubbelsterren, waarbij de afzonderlijke componenten worden aangeduid als Alpha Geminorum Aa, Ab, Ba, Bb, Ca en Cb. Alle drie de visuele componenten – Castor A, Castor B en Castor C – zijn spectroscopische dubbelsterren: paren sterren die in  nauwe banen om elkaar heen draaien. Ze zijn als afzonderlijke sterren zichtbaar en kunnen alleen via hun spectraallijnen als binaire systemen worden geïdentificeerd. In tegenstelling tot de drie visuele componenten kunnen de zes afzonderlijke sterren niet in een telescoop worden onderscheiden.

Alle zes de sterren zijn door de zwaartekracht met elkaar verbonden en delen een gemeenschappelijke beweging door de ruimte. De componenten van elk van de drie dubbelstersystemen draaien om elkaar een en de drie dubbelparen cirkelen ook om elkaar heen in totaal vijf banen. Castor A en Castor B hebben een periode van 445 jaar en Castor AB en Castor C voltooien elke 14.000 jaar een baan. Individuele componenten hebben een veel kortere omlooptijd: 9,21 dagen voor Castor Aa en Castor Ab, 2,92 dagen voor Castor Ba en Castor Bb en slechts 0,81 dagen voor Castor Ca en Castor Cb.

Castor Aa en Castor Ba zijn beide hoofdreekssterren van spectraalklasse A die in banen zijn opgesloten met aanzienlijk zwakkere rode dwergsterren met geprojecteerde omlooptijden van slechts een paar dagen. De sterren hebben rotatiesnelheden van 18 kilometer per seconde (Castor Aa) en 33 kilometer per seconde (Castor Ba). De afstand tussen Castor A en Castor B bedraagt ongeveer 6 boogseconden.

Castor C is een eclipserend dubbelstersysteem dat bestaat uit twee rode dwergen met een omlooptijd van minder dan een dag. Beide componenten hebben en verwachte rotatiesnelheid van 37 km/sec. Castor C is ook geclassificeerd als een BY Draconis-veranderlijke en heeft de variabele aanduiding YY Geminorum. Eclipserende dubbelsterren vertonen variaties in helderheid omdat de sterren elkaar tijdens hun baan bedekken, terwijl BY Draconis-sterren helderheidsfluctuaties vertonen tot 0,5 magnitude als gevolg van de aanwezigheid van stervlekken en het effect van rotatie. De Castor C-componenten hebben gebieden met verschillende helderheid en vertonen onregelmatige overstraling, beide factoren die bijdragen aan de variabiliteit van het systeem.

Castor C voltooit elke paar duizend jaar een baan rond het Castor AB-paar. Castor C is 73 boogseconden gescheiden van de AB-component.

Dus al met al bestaat het systeem uit drie spectroscopische dubbelsterren op een totaal van zes sterren:

De sterren van het castor systeem
De grootte van de zes sterren in het Castor systeem naar schaal vergeleken met de Zon. Credit: NASA/JPL

Castor A
Castor A bestaat uit een witte hoofdreeksster van spectraaltype A1V en een rode dwerg met de classificatie dM1e. ze hebben een gecombineerde visuele helderheid van magnitude 1,93.

Castor Aa heeft een massa van 2,76 zonsmassa en een straal van 2,4 keer die van de Zon. De geschatte oppervlaktetemperatuur bedraagt 10.300 Kelvin. De ster krijgt soms het spectraaltype van een subreus, A1.5IV, wat aangeeft dat de dagen van waterstoffusie ten einde lopen.

De massa en de andere eigenschappen van de begeleider zijn moeilijk te bepalen, maar er wordt aangenomen dat de ster minder dan 50% van de massa van de Zon heeft.

Castor B

Net als Castor A bestaat Castor B uit een witte hoofdreeksster en een rode dwerg. Het dubbelstersysteem heeft een gecombineerde schijnbare helderheid van magnitude 2,97, wat een de ster een volledige magnitude zwakker maakt dan Castor A. de gemiddelde afstand tussen Castor A en Castor B bedraagt 100 AE.

Castor Ba, de helderdere, grotere en massievere component in het systeem, heeft een massa van 2,98 zonsmassa en een straal van 3,3 keer die van de Zon. De ster is iets koeler dan Castor Aa, met een gemiddelde temperatuur van 8800 Kelvin.

Castor Ba is geclassificeerd als een Am-ster (ster met metaallijnen), een chemisch bijzondere klasse A-ster met sterke metaalabsorptielijnen in zijn spectrum.

De eigenschappen van de rode dwerg zijn onzeker maar er wordt aangenomen dat de ster, net als Castor Ab, minder dan 0,5 zonsmassa zwaar is.

Castor C

Castor C is de zwakste van de drie visuele componenten. Met een visuele helderheid van magnitude 9,83 is dit het enige onderdeel van het stersysteem dat onzichtbaar is voor het blote oog. Castor C is echter welt e zien in een kleine telescoop. Castor C, geschieden van Castor AB door minstens 1000 AE, bestaat uit twee rode dwergsterren waarvan wordt aangenomen dat ze identieke eigenschappen hebben. Beiden zijn geclassificeerd als dM1e-dwergen et een massa van 0,6 zonsmassa en een straal van 0,62 keer die van de Zon. Beide sterren hebben een oppervlaktetemperatuur van 3800 Kelvin en een helderheid van minder dan 10% van de helderheid van de Zon. De leeftijd van de sterren wordt geschat op 370 miljoen jaar.

Castor C is een eclipserend dubbelstersysteem dat variaties in helderheid vertoont als gevolg van het feit dat de twee componenten elkaar tijdens hun baan periodiek bedekken. Het systeem vertoont extra variaties als gevolg van onregelmatige zonnevlammen en ook als gevolg van de aanwezigheid van gebieden met verschillende helderheid op het oppervlak die in en uit zicht verschuiven terwijl de ster ronddraait.

Het stersysteem is geclassificeerd als een BY Draconis-veranderlijke. Dit zijn koele hoofdreeksdwergen van spectraaltype K of M met stervlekken of andere chromosferische onregelmatigheden die variaties in helderheid tot 0,5 magnitude veroorzaken terwijl de sterren roteren. Een aantal nabijgelegen sterren – Ster van Barnard, Ster van Kapteyn, Lalande 2115, 61 Cygni, Ross 248 en mogelijk Procyon – vallen ook in deze klasse.

Wetenswaardigheden

In 1970 waren Castor A en Castor B minder dan 2 boogseconden van elkaar gescheiden. De afstand tussen de sterren is in 2017 toegenomen tot ongeveer 6 boogseconden en zal rond het jaar 2100 blijven tot maximaal 6,5 boogseconden.

De Engelse astronoom J. Pound was in 1718 de eerste die Castor als dubbelster opmerkte. Het is echter mogelijk dat de Italiaans-Franse astronoom Giovanni Cassini al in 1678 minstens twee visuele componenten had opgelost.

Het is bekend dat alle drie de visuele componenten van het Castor-systeem fakkels vertonen. Waarnemingen met de Chandra röntgentelescoop van de NASA en de XMM-Newton röntgentelescoop van de ESA onthulden dat zowel Castor A als Castor B fakkels vertonen. Een in 2003 gepubliceerd onderzoek leverde een analyse op van de geïsoleerde röntgenspectra en lichtkrommen van beide binaire sterren, waarbij werd geconcludeerd dat de röntgenvlammen die op de sterren werden gedetecteerd vergelijkbaar waren met die van dMe-vlammen, wat erop wijst dat de metgezellen (Castor Ab en Castor Bb) verantwoordelijk zijn voor de röntgenstraling.

Er werd ooit aangenomen dat Castor lid was van de Castor Groep van Bewegende Sterren, een groep sterren met een gemeenschappelijke oorsprong en vergelijkbare snelheden. Andere leden van de groep waren Wega, Fomalhaut, Alderamin en Zubenalgenubi. Het bestaan van de groep werd oorspronkelijk in 1990 voorgesteld door astronomen die Castor en Fomalhaut in de groep opnamen. In een in 1999 gepubliceerd onderzoek werd de leeftijd van de groep geschat op 200 miljoen jaar en werd er een lijst van 16 leden gepresenteerd waaronder de voornoemde sterren.

In een artikel uit 2013 wordt betoogd dat de sterren, of in ieder geval de bekende leden, waaronder Castor, geen gemeenschappelijke oorsprong hadden omdat de snelheidsverschillen tussen hen te groot waren en de sterren 10 miljoen jaar geleden nog verder van elkaar verwijderd waren dan nu.

Naamgeving

Castor is de traditionele naam van de ster, lang vóór de Bayer-aanduiding Alpha Geminorum. De naam is ontleend aan Castor, een van de twee Dioscuri (Tweelingen) in de Griekse en Romeinse mythologie. Castor en zijn helderdere buur Pollux markeren de hoofden van de hemelse tweeling, waardoor het sterrenbeeld Tweelingen – Gemini zijn naam krijgt.

De naam is formeel alleen van toepassing op Alpha Geminorum A maar wordt informeel gebruikt voor het hele systeem, evenals voor de afzonderlijke componenten. De naam werd op 16 juni 2016 officieel goedgekeurd door de Working Group on Starnames (WGSN) van de Internationale Astronomische Unie.

De Chinezen kennen Castor als 北河二 (Běi Hé èr), en dat betekent “De Tweede Ster van de Noordelijke Rivier”. Noordelijke Rivier is een Chinees asterisme bestaande uit Castor, Pollux en Rho Geminorum.

In de Arabische astronomie stond Castor bekend als Al-Ras al-Taum al Muqadim, wat “hoofd van de belangrijkste tweelingbroer” betekent. De vroegere Arabische naam was Al Awwal al Dhira, wat “de eerste poot” of “de eerste onderarm” betekent, verwijzend naar een enorme leeuw. De naam werd in het Latijn vertaald als Prima Brachii, “de eerste in de poot.”

In India stonden Castor en Pollux bekend als Acvini, de tweelingruiters van de dageraad.

De Babyloniërs kenden de ster als de Westelijke van de Tweeling. Castor en Pollux vormden de Grote Tweeling of Mas-tab-ba-gal-gal.

Castor en Pollux

De sterren Castor en Pollux zijn erg verschillend – Castor is een zesvoudig stersysteem terwijl Pollux een enkelvoudige, oranje reus is. Maar ze zijn met elkaar verbonden door hun nabijheid aan de sterrenhemel (de beide sterren zijn ongeveer 18 lichtjaar van elkaar verwijderd) en door de Grieks/Romeinse mythe waaraan ze hun namen danken.

In de Griekse mythologie waren Castor en Polydeuces (Pollux ion het Latijn) tweelingbroers van verschillende vaders. Ze zijn ook bekend als de Dioscuri, Tyndariden, Tyndaridae, Castores en Gemini. De tweeling waren de zonen van de Spartaanse koningin Leda en de broers van Helena van Troje en Clytemnestra, de vrouw van Agamemnon. Castor was de sterfelijke zoon van Leda’s echtgenoot, koning Tyndareus van Sparta, en Pollux was de onsterfelijke zoon van Zeus, die Leda in de vorm van een zwaan had verleid.

Castor en Pollux waren onafscheidelijk toen ze opgroeiden en beiden werden uitstekende ruiters. Ze namen samen met Atalanta, Theseus, Laertes, Peleus, Telamon, Jason en vele andere helden deel aan de Calydonische jacht op zwijnen en sloten zich later bij Jason en de Argonauten aan op de zoektocht naar het Gulden Vlies.

Toen Castor tijdens een ruzie met neven van de tweeling en de mede-Argonauten Idas en Lynceus, aan zijn einde kwam, vroeg Pollux Zeus om hen niet te scheiden. Zeus bood hem de keuze om óf al zijn tijd op de berg Olympus door te brengen, óf zijn onsterfelijkheid met Castor te delen zodat ze allebei de helft van de tijd op Olympus konden doorbrengen en de andere helft in de Hades, de onderwereld. Pollux koos voor het laatste en Zeus verleende de tweeling een alternatieve onsterfelijkheid waardoor ze bij elkaar konden blijven. Zeus veranderde de tweeling ook in het sterrenbeeld Tweelingen – Gemini.

Locatie

Castor is gemakkelijk te vinden omdat het een heldere ster is en zich in de buurt van een prominent winterasterisme bevindt dat bekend staat als de Winterzeshoek, gevormd door Pollux, Capella, Aldebaran, Rigel, Sirius en Procyon. Het asterisme domineert de avondhemel op het noordelijk halfrond gedurende de wintermaanden en maakt het gemakkelijk om de individuele sterren en hun buren te identificeren. Omdat Castor dicht bij Pollux staat kan Castor worden gevonden met behulp van het asterisme.

De Winterdriehoek in februari
De Winterdriehoek in februari. De kaart is gemaakt voor 15 februari 22 hr.
De Winterzeshoek
De Winterzeshoek op 15 januari 22 uur.

Een andere manier om Castor en Pollux te vinden is door een denkbeeldige lijn te trekken van Rigel aan de voet van Orion door Betelgeuze aan de schouder en de lijn te volgen naar twee sterren die qua helderheid vergelijkbaar zijn en relatief dicht bij elkaar liggen. Castor is de noordelijke ster, dichter bij capella (de helderste ster in de Voerman) terwijl Pollux de zuidelijke ster is, in de richting van Procyon en Sirius.

De beste tijd van het jaar om Castor, Pollux en de andere sterren in tweelingen waar te nemen is februari. Op noordelijke breedtegraden staat het sterrenbeeld van januari tot april relatief prominent aan de hemel.

Sterrenbeeld

Castor bevindt zich in het Grieks esterrenbeeld Tweelingen – Gemini. Het sterrenbeeld is al sinds de oudheid bekend en ontleent zijn naam aan de mythe van Castor en Pollux. Het wordt geassocieerd met de Geminiden, een van de rijkste jaarlijkse meteorenzwermen die elk jaar halverwege december een maximum bereiken.

Gemini - IAU-kaart
IAU-kaart van het sterrenbeeld Gemini – Tweelingen

Tweelingen bevat verschillende interessante deep sky-objecten, waaronder de heldere, grote open sterrenhoop Messier 35, de heldere planetaire nevel NGC 2392, ook bekend als de Eskimonevel, de grote planetaire nevel met de bijnaam Medusa-nevel en de supernovarestant IC 443 oftewel de Kwalnevel vanwege zijn opvallende vorm.

De 10 helderste sterren in Gemini – Tweelingen zijn Pollux (Beta Gem, mag. 1,14), Castor A (Alpha Gem A, mag. 1,93), Alhena (Gamma Gem, mag. 1,9), Tejat (Mu Gem, mag. 2,86), Castor B (Alpha Gem B, mag. 2,97), Mebsuta (Epsilon Gem, mag. 3,06), Propus (Eta Gem A, mag. 3,15 – 3,90), Alzirr (Xi Gem, mag. 3,35), Wasat (Delta Gem, mag 3,53), and Kappa Geminorum (mag. 3,57).

Alpha Geminorum – Castor

Schijnbare helderheid (magnitude)1,58
Afstand (lichtjaar – parsec)51 – 15,6
SterrenbeeldGemini – Tweelingen
AanduidingenCastor Alpha Geminorum 66 Geminorum

Castor A

SpectraalklasseA1V + dM1e
Schijnbare helderheid (magnitude)1,93
Absolute helderheid (magnitude)0,99
Radiale snelheid (km/sec)6,0
Massa – alpha Gem Aa (zon)2,76
Lichtsterkte – gecombineerd (zon)>34
Straal – alpha Gem Aa2,4
Temperatuur – alpha Gem Aa (Kelvin)10.300
Leeftijd (miljoen jaar)370
Rotatiesnelheid – alpha Gem Aa (km/sec)18
Namen en aanduidingenCastor A Alpha Geminorum A HD 60179

Castor B

SpectraalklasseAm + dM1e
Schijnbare helderheid (magnitude)2,97
Absolute helderheid (magnitude)1,89
Radiale snelheid (km/sec)-1,2
Massa – alpha Gem Ba (zon)2,98
Lichtsterkte- alpha Gem Ba (zon)>14
Straal – alpha Gem Ba (zon)3,3
Temperatuur – alpha Gem Ba (Kelvin)8840
Leeftijd (miljoen jaar)370
Rotatiesnelheid – alpha Gem Ba (km/sec)33
Namen en aanduidingenCastor B Alpha Geminorum B HD 60178

Castor C

SpectraalklassesM1e + dM1e
Veranderlijk typeBY Draconis, eclipserende dubbelster
Schijnbare helderheid (magnitude)1,04
Absolute helderheid (magnitude)8,9
Radiale snelheid (km/sec)2,5
Massa (zon) Alpha Gem Ca/Cb0,599
Lichtsterkte (zon) Alpha Gem Ca/Cb0,07
Straal (zon) Alpha Gem Ca/Cb0,619
Temperatuur (Kelvin) Alpha Ca/Cb3820
Leeftijd (miljoen jaar) Alpha Ca/Cb30 – 85
Rotatiesnelheid (km/sec) Alpha Ca/Cb37
Namen en aanduidingenCastor C Alpha Geminorum C YY Geminorum HD 60179C
Castor en Pollux in Gemini
De sterren Castor en Pollux staan in februari hoog boven de zuidelijke horizon

Eerste publicatie: 18 februari 2018
Volledige revisie: 15 februari 2024