Голубое солнце: 10 фактов о Веге...

Вега - одна из самых известных звезд, видимых в северном полушарии Земли. Благодаря точным методам наблюдения астрономы узнали много интересного об этом замечательном светиле. Мы решили отобрать 10 фактов, часть из которых, возможно, хорошо известна любителям астрономии, а часть, быть может, станет открытием... 
Кто не смотрел светлыми летними вечерами на небо, стараясь отыскать на сумеречном фоне хотя бы одну звезду? Глядя в зенит, где небо темнее и чище, чем у горизонта, взгляд наверняка замечал одинокую голубовато-белую точку. Это Вега - одна из самых известных звезд, видимых в северном полушарии Земли.
Звезда Вега - не только главная в созвездии Лиры (α Лиры), это главная звезда всего лета. Среди других ярчайших звезд она выделяется на нашем небе благодаря очень удобному положению. Начиная с конца весны и вплоть до середины осени Вега господствует высоко над головой, кульминируя ночью в конце июля, а в августе и сентябре - вечером. В это время - самое удобное для астрономических наблюдений - у Веги нет соперников: Арктур и Капелла находятся низко над горизонтом, а великолепные зимние звезды еще не взошли.
Кроме того, Вега возглавляет Большой Летний Треугольник, пожалуй, самый известный астеризм после Ковша Большой Медведицы. Не заметить такую звезду сложно; благодаря ровному и сильному голубовато-белому сиянию ее часто сравнивают с сапфиром.
 

На фото: Так звезда Вега выглядит в хороший призматический бинокль. Фото: Greg Parker
Название звезды имеет арабские корни и - странно, не правда ли? - не имеет никакого отношения к распространенному испанскому имени. Название происходит от словосочетания ан-Наср аль-Ваки (an-nasr al-wāqi), что в переводе значит "Падающий Орел". В отличие от древних греков, арабы видели в созвездии Лиры не музыкальный инструмент, а падающую к горизонту хищную птицу, и Вегу, как самую яркую звезду этого компактного созвездия, они называли так же, как и все созвездие.
Как и многие другие яркие звезды, Вега окружена мифами и легендами. В одном из самых красивых сказаний, очень популярном на Дальнем Востоке, Вега предстает небесной богиней, принцессой (в Японии ее имя - Танабата, в Китае - Ци Си), влюбившейся в обычного человека, которого представляет на небе Альтаир. Узнав об этом, отец Веги приходит в ярость и запрещает ей видеть простого смертного. И действительно, на небе Вега и Альтаир разделены полосой Млечного Пути - широкой и непроходимой небесной рекой. Лишь один раз в год, на седьмую ночь седьмой луны, тысячи сорок формируют из своих трепещущих крыльев мост через Млечный Путь, и влюблюнные воссоединяются. Позже, после расставания слезы Танабаты проливаются на Землю, и мы видим в небе метеоры из потока Персеиды.
 

 

На фото: В середине августа в полночь Большой Летний Треугольник и его главная звезда Вега кульминируют на юге. Рисунок: Stellarium
Но Вега это не только мифы и легенды. Благодаря точным методам наблюдения астрономы узнали много интересного об этой замечательной звезде. Мы решили отобрать 10 фактов, часть из которых, возможно, хорошо известна любителям астрономии, а часть, быть может, станет открытием.
Факт N 1. Звезда Вега - вторая по яркости в северном полушарии Мы уже говорили о том, что Вега - одна из ярчайших звезд земного неба. Только четыре звезды (не считая Солнца) превосходят ее по блеску: Сириус, Канопус, Альфа Центавра и Арктур. При этом большинству жителей нашей планеты доступны для наблюдений лишь две из них - Сириус и Арктур. Обе эти звезды находятся на небе южнее Веги (а в северном полушарии и вовсе только Арктур), поэтому являются сезонными звездами. Вега же севернее 50° с. ш. никогда не заходит за горизонт; ее можно наблюдать даже зимой в северной части неба.
Факт N 2. Вега - первая звезда, у которой был найден параллакс Как далеки от нас звезды? До ближайших звезд астрономы измеряют расстояния напрямую, методом тригонометрического параллакса. Вследствие вращения Земли по орбите вокруг Солнца, близкие звезды должны смещаться на фоне более далеких, покачиваясь или описывая эллипсы в пространстве с периодом один год. Зная угол, на который смещается звезда и расстояние от Земли до Солнца, можно в одно математическое действие найти расстояние до звезды. Однако амплитуды этих покачиваний оказались настолько малы, что очень долгое время ученым не удавалось обнаружить параллаксы даже при помощи телескопов.
Первым, кому удалось получить достоверный параллакс, стал русский астроном Василий Яковлевич Струве в 1837 году. Он определил значение параллакса для звезды Веги. Смещение звезды на фоне далеких звезд оказалось ничтожно малым, равным всего лишь 0,125 угловых секунды дуги (современное значение очень близко и составляет 0,130″). Примерно под таким же углом виден человеческий волос с расстояния 200 метров.
Столь малая величина параллакса означала, что звезды очень далеки от нас. Так, Вега находится от Земли на расстоянии 25 световых лет или более 230 триллионов километров. Тем не менее, это одна из ближайших к нам звезд.
Спустя два года Струве получил уже другую величину для параллакса Веги - 0,262″; такое расхождение с первоначальной величиной настораживало, и многие астрономы, включая и самого Струве, отдали приоритет в определении расстояния до звезд Бесселю, который опубликовал значение параллакса для звезды 61 Лебедя в 1838 году.
Факт N 3. Вега стала первой сфотографированной звездой после Солнца В ночь с 16 на 17 июля 1850 года директор Гарвардской обсерватории Уильям Бонд (William Cranch Bond) и фотограф-экспериментатор Джон Уиппл (John Adams Whipple) сумели получить дагерротип Веги. Снимок был сделан с помощью 15- дюймового Большого рефрактора обсерватории, одного из первых неподвижно закрепленных телескопов в США. Выдержка составила 100 секунд. Вега, таким образом, стала первой сфотографированной звездой после Солнца. Позже были получены фотографии Сириуса, Мицара и Алькора, а также других звезд.
Факт N 4. Звезда-стандарт, который не такой уж и стандартный Начиная с середины XIX века, когда Людвиг Зейдель (Ludwig Seidel) по блеску Веги определил звездные величины 208 звезд, альфа Лиры используется в астрономии в качестве стандарта. Вега - звезда с тщательно измеренными физическими характеристиками, такими как блеск, цвет и температура. На основе данных о Веге и еще шести стандартных звездах класса A0V (достаточно близких к Солнцу, чтобы их показатели не искажались межзвездной пылью) построена и откалибрована общепринятая в настоящее время фотометрическая система UBV.
Однако в XX веке у Веги обнаружились проблемы. Прежде всего астрономы заподозрили, что блеск Веги не постоянен и колеблется, хотя и в незначительных пределах. Несмотря на то что первые сообщения об этом появились еще в 1918 году, статус звезды не подтвержден и поныне. Одни утверждают, что блеск звезды изменяется в пределах сотых долей звездной величины, другие находят его постоянным. Возможно, Вега принадлежит к звездам типа δ Щита (об этом говорится, в частности, на сайте Международного центра астрономических данных CDS), хотя ничто не указывает на то, что звезда сходит с главной последовательности.
Более серьезная проблема обнаружилась в 60-х годах прошлого века. Оказалось, что для своего спектрального класса Вега слишком горячая и яркая звезда - чуть ли не вдвое превосходя по блеску типичную звезду класса A0V. Поначалу была высказана гипотеза, что Вега на самом деле двойная, состоящая из одинаковых по массе и светимости компонентов, не различимых в телескоп. Однако вскоре точные спектральные и интерферометрические измерения вынудили ученых отказаться от этой идеи. Правильная гипотеза о причине аномальной светимости Веги была высказана только в 80-х годах, а подтверждена наблюдениями и вовсе лишь в 2005 году.
Факт N 5. Вега - звезда-волчок Разгадка необычной светимости Веги лежит в ее чрезвычайно быстром вращении вокруг своей оси.
Астрономы измеряют скорость вращения звезд обычно косвенным путем по доплеровским сдвигам линий в их спектрах. При вращении звезды одна ее часть приближается к наблюдателю, а другая часть, наоборот, удаляется. Соответственно и линии поглощения в спектре исследуемой звезды смещаются в сторону фиолетового или красного цветов. Измеряя степень отклонения линий, можно найти скорость вращения звезды. Однако этот метод хорош, если звезда обращена к нам экватором. Тогда мы можем измерить действительную скорость ее вращения. Однако как быть со звездой, которая обращена к нам полюсом? Ведь тогда мы не наблюдали бы никаких доплеровских сдвигов вне зависимости от того, с какой скоростью вращается звезда!
Долгое время считалось, что Вега вращается медленно. Спектральный анализ показывал весьма умеренные сдвиги линий, соответствовавшие периоду в 5 дней, и ничто не указывало на обратное. Кроме... аномальной светимости!
Сделаем еще одно маленькое отступление и посмотрим, как могла бы выглядеть быстро вращающаяся звезда. Если звезда вращается достаточно быстро, то ее форма искажается. Центробежная сила вытягивает звезду вдоль экватора, и со стороны она становится похожей на дыню или мяч для регби. Полюса становятся ближе к горячему ядру звезды и потому сами становятся горячее и ярче. Экваториальные области, наоборот, гораздо холоднее, чем у аналогичной, но медленно вращающейся звезды, так как располагаются дальше от ядра звезды. Теперь, имея в виду эти соображения, не кажется ли уместным предположить, что Вега - настоящая звезда-волчок, обращенная к нам горячим и ярким полюсом?
Эта гипотеза прекрасно объясняет аномальную светимость звезды (ведь мы смотрим на ее сплюснутые области, которые горячее, чем у аналогичных звезд сферической формы), а заодно показывает, почему стандартная процедура измерения скорости вращения Веги давала столь малые величины (именно потому, что звезда вращается для нас "плашмя" и ее вещество не приближается и не удаляется от нас).
Проверить напрямую эту красивую гипотезу можно было только с помощью интерферометрии. Сделать это удалось в 2005 году на инструменте CHARA (обсерватория Маунт-Вильсон). Наблюдения полностью подтвердили догадку астрономов. Оказалось, что экваториальный радиус Веги на 28% больше ее полярного радиуса. Было найдено гравитационное потемнение диска к экватору и измерена температура на разных участках поверхности.
Выяснилось, что Вега совершает оборот вокруг своей оси всего за 12,5 часов! (Для сравнения Солнце, поперечник которого в два с лишним раза меньше Веги, вращается с периодом 25,4 суток.) Материя на экваторе звезды вращается со скоростью 274 км/с, что составляет 91% от критической. Превысив критическую скорость, звезда неизбежно была бы разорвана центробежными силами.
 

 

На фото: Объяснение аномалии светимости Веги. Звезда вращается со скоростью более 270 км/с (на экваторе) и совершает один оборот вокруг оси всего за 12,5 часов. Из-за действия центробежных сил Вега сильно сплюснута; близко расположенные к ядру звезды полярные области более горячие и излучают сильнее, чем в случае медленно вращающейся сферической звезды. В то же время именно полярные регионы Веги обращены к Земле, из-за чего и создается впечатление, что звезда имеет аномально высокую светимость. Истинная светимость Веги (как сумма светимости ее полярных и экваториальных областей) соответствует средней температуре "по больнице". Рисунок: Большая Вселенная. Оригинал - J. Aufdenberg and NOAO/AURA/NSF
Факт N 6. Вега - самая изучаемая звезда после Солнца Международный центр астрономических данных в Страсбурге дает 1975 ссылок на научные статьи, прямо или косвенно посвященные Веге и опубликованные после 1850 года. Это почти на 400 ссылок больше, чем имеется на Арктур и более чем на 800 ссылок больше, чем на Сириус.
Причин этому несколько. Здесь сыграли свою роль и яркость Веги, и ее близость к Солнцу, и уже упоминавшееся использование звезды в качестве фундаментального калибратора для различных фотометрических систем. Но все же этого было бы недостаточно, если бы Вега не занимала свое сверхудачное место на небесной сфере. В разное время года она проходит близко от зенита для большинства обсерваторий северного полушария Земли, что делает ее гораздо более удобным объектом для наблюдений, чем тот же Сириус.
Факт N 7. У Веги есть два спутника, но оба оптические Кстати, если у вас есть телескоп или бинокль, не упустите возможности посмотреть на Вегу. В окуляр с малым увеличением Вега предстанет далеким голубовато-белым солнцем в окружении десятков тусклых звезд-искорок. Если присмотреться, то рядом со звездой на расстоянии 57″ к югу можно увидеть спутник 9,5m.
Спутник Веги - оптический: звезды случайно оказались на небе поблизости друг от друга, в реальности же их разделяют многие световые года. Для того, чтобы увидеть пару во всей красе, возможно, понадобится телескоп с объективом не менее 150 мм. Тогда перед наблюдателем предстанет купающаяся в потоках света маленькая искорка. Примерно в 1′ к западу от Веги есть еще одна звездочка, но увидеть ее в сиянии звезды - задача еще более сложная, достижимая только для продвинутых любительских телескопов (блеск ее всего 11m).
Когда смотришь на Вегу в телескоп, то при хороших атмосферных условиях кажется, будто звезда имеет крохотный голубой диск. В XVII-XVIII веках астрономы считали, что и вправду способны видеть в свои телескопы диски звезд. Только в XIX веке астроном Эри доказал, что такие диски кажущиеся и обусловлены дифракцией света. Однако, к примеру, для Галилея наблюдаемый феномен был еще одним доказательством того, что звезды - это далекие Солнца: "Сверх того, у Солнца нет решительно никаких свойств, по которым мы могли бы выделить его из всего стада неподвижных звезд"... - писал он в то время, когда большинство просвещенных людей все еще полагало, будто звезды прикреплены к хрустальной сфере...
Факт N 8. Вега - первая звезда, у которой был обнаружен околозвездный диск В начале 80-х годов прошлого века в космосе работал орбитальный телескоп IRAS, проводивший обзор неба в инфракрасном свете. По результатам работы телескопа в 1984 году астрономы объявили об открытии у нескольких звезд осколочных дисков, похожих по своей структуре и свойствам на пояс Койпера в Солнечной системе. Вега стала первой звездой, у которой был найден подобный диск.
Это открытие стало также первым доказательством существования твердой материи у звезд за пределами Солнечной системы. С тех пор все такие звезды, демонстрирующие избыток излучения в далекой инфракрасной области спектра, именуются "вегоподобными" звездами.
 

 

На фото: Звезда Вега в окружении пылевого диска. Кадр из научно- фантастического фильма "Контакт"
Вот уже почти 30 лет диск Веги активно изучается в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах. Если в тепловых лучах диск всегда показывал ровную, однородную структуру, то на более длинноволных участках спектра в 1998 году в нем были обнаружены клампы - узлы пыли на расстоянии 60 и 75 астрономических единиц от Веги (9 - 11,25 миллиардов километров). Астрономы интерпретировали это явление как следствие существования гигантской планеты на орбите вокруг Веги, которая своей гравитацией влияла на поведение пыли. Орбита предполагаемой планеты должна была быть довольно вытянутой и иметь большую полуось 30 а. е., что сопоставимо с размерами орбиты Нептуна.
Так Вега стала первой из ярчайших звезд, у которых было заподозрено существование планет. Однако наличие планеты у звезды фактом пока не стало: самые последние наблюдения на инструментах с более высокой чувствительностью не подтверждают наличие узлов пыли ни в инфракрасной, ни в субмиллиметровой областях спектра.
 

 

На фото: Осколочный диск вокруг Веги, снятый на длинах волн 24 и 70 мкм. Фото: NASA/JPL-Caltech/K.Su
Факт N 9. Вега была и будет полярной звездой Полярная звезда знаменита не потому, что самая яркая, как часто думают некоторые далекие от астрономии люди, а потому, что на нее указывает северный полюс Земли. Но так было не всегда, ведь ось вращения нашей планеты находится в движении. Она описывает в пространстве конус с периодом 25770 лет. Это явление, названное прецессией, было открыто еще античным астрономом Гиппархом. В результате прецессии полюс мира медленно путешествует по небу от одной звезды к другой. Примерно 12,5 тыс. лет назад полюс находился неподалеку от Веги. Яркая звезда, вероятно, ничуть не хуже помогала ориентироваться первобытным путешественникам, чем это делает сейчас Полярная звезда.
Еще примерно через 13,5 тыс. лет круг прецессии замкнется, и северный полюс мира вновь будет находится менее чем в 4° от яркой Веги.
Факт N 10. В будущем Вега станет самой яркой звездой на небе после Солнца В грубом приближении Солнце вместе с планетами движется по направлению к Веге. Это не значит, что Солнечная система столкнется со звездой: просторы космоса слишком велики для подобного рода коллизий. Однако в далеком будущем, на временном промежутке 210 - 480 тыс. лет от наших дней Вега будет самой яркой звездой на ночном небе Земли. Через 290 тысяч лет звезда подойдет к нам на расстояние ближе 17,2 св. лет; блеск ее будет равен - 0,81m.
Затем Вега начнет удаляться, пока через миллион лет не перестанет быть видимой невооруженным глазом. Ее место на земном небосводе займут другие звезды, временные попутчики нашего Солнца в грандиозном галактическом хороводе.
 

Источник: 
АстроГоризонт