Здравствуйте, у микрофона Дмитрий Насонов, и сегодня мы снова поговорим о переменности.
В прошлых видео серии познакомились с переменностью Солнца и объектов Солнечной системы, а также узнали, что переменность бывает физической и геометрической. Продолжим.
Изменение солнечной постоянной, можно сказать, светимости Солнца — это физическая переменность. Из-за чрезвычайной малости этого изменения обнаружить ее удалось лишь во второй половине XX века и только при наблюдении из космоса.
Пятна на Солнце — индикатор солнечной активности. Известно, что пятна - области, где температура меньше. А значит, в полном соответствии с физическими законами, в этих областях будет меньше излучаемая энергия.
Получается, много пятен - Солнце светит меньше?
А вот и нет! Ровно наоборот.
Дело в том, что во время максимума солнечной активности возрастает количество не только пятен, но и факелов - светлых, то есть, более горячих областей фотосферы. Их появление также связано с магнитным полем Солнца. И вклад факелов в общую светимость Солнца перевешивает ее уменьшение от пятен.
Забегая вперед, скажем, что пятна на звезде могут быть главным источником переменности. Взгляните на этого гиганта!
XX Треугольника — эруптивная переменная звезда, пятна на которой во много раз превосходят размеры Солнца.
Но это сейчас Солнце такое. Изменяется ли светимость Солнца со временем? Конечно. Как и любая звезда, Солнце эволюционирует, только заметить это за время жизни человека, да вообще человечества практически невозможно.
Но мы не сомневаемся, Солнце тоже станет гигантом, только через 6 с лишним миллиардов лет.
Такие изменения называются эволюционными. За очень редкими исключениями они не являются причиной переменности звезд. Но очень важны для понимания физики процессов.
В прошлый раз, говоря о геометрической переменности, разобрали прохождение Венеры по диску Солнца, как оно видно с Земли.
Но исторически первым все-таки стал транзит Меркурия, наблюдавшийся Пьером Гассенди в 1631 году, за 8 лет до первого наблюдения транзита Венеры. К нему действительно готовились, ведь оно было предсказано Иоганном Кеплером.
Транзиты Меркурия происходят довольно часто, 13-14 раз за столетие. Правда, и зрелище не такое впечатляющее. Случайный наблюдатель запросто спутает Меркурий с небольшим пятном. А чтобы заметить его движение, надо долго наблюдать, транзит может длиться 5 с лишним часов.
Прохождению Меркурия по Солнцу принадлежит еще один рекорд: первый в истории транзит, наблюдавшийся с другой планеты, с Марса. Это произошло в 2014 году.
Вопрос на засыпку. Могут ли транзиты Венеры и Меркурия произойти одновременно?
«Конечно, нет!» — скажет любитель астрономических задач. Ведь транзиты Меркурия происходят только в мае и ноябре, а Венеры - в июне и декабре. Смотрите, вот даты транзитов Меркурия в 17 и 18 веке, вот 19 и 20 век, а вот и 21-й:
Не все так просто. Орбиты планет изменяются со временем. Особенно Меркурия, прецессию орбиты которого удалось объяснить только с привлечением общей теории относительности, в начале XX века.
Детальные расчеты показывают, что одновременный транзит Меркурия и Венеры может произойти, но не ранее 69 163 года. Что будет с человечеством через такое долгое время, мы не знаем, но уже сейчас можно посмотреть, как этот двойной транзит должен выглядеть:
Итак, излучение Солнца переменно, но описанные изменения можно заметить только при помощи точных измерений. Назвали бы мы нашу звезду переменной, если наблюдения производились из другой звездной системы?
Попробуем разобраться с переменностью звезд.
Звездное небо изменчиво. Это стало очевидно после первых современных наблюдений переменных звезд — ярких сверхновых, описанных Тихо Браге и Иоганном Кеплером на рубеже 16 и 17 века.
Первыми переменными звездами с периодическими изменениями блеска стали омикрон Кита (позже - Мира) и Алголь.
Характер переменности Миры описан аккурат между двумя появлениями сверхновых звезд.
Это периодические, с периодом год и 4 с небольшим месяца, исчезновения звезды, блеск которой в максимуме больше, чем у звезды Мегрец в ковше Большой Медведицы. На самом деле, звезда не исчезает, но чтобы увидеть ее, бинокля будет недостаточно, нужен телескоп. Мира - красный гигант, прародитель класса пульсирующих звезд - Мирид.
Характер ее переменности обусловлен процессами, происходящими в ее недрах. Размеры звезды периодически становятся больше, температура при этом падает. То есть, звезда, сжимаясь, становится горячее, и ее блеск значительно возрастает. Максимум блеска Миры был совсем недавно, в конце сентября. И сейчас, в ноябре, она до сих пор видна невооруженным глазом.
Теперь немного про Алголь. Есть большие подозрения, что о переменности Алголя знали в далеком прошлом, но нас интересует первое научное описание.
В 1783 году британский астроном-любитель Джон Гудрайк (которого заинтересовал переменными звездами его сосед Эдвард Пиготт) предложил для Алголя механизм переменности. Звезду может периодически закрывать вращающееся вокруг нее другое тело. Эта гипотеза была окончательно подтверждена только в конце XIX века.
Сегодня мы знаем, что Алголь - тройная система, в которой пара звезд находится на столь близкой орбите, что они влияют на эволюцию друг друга, обмениваясь массой. Тесно им там!
Физические процессы в системе невероятно интересны, но механизм переменности - затмения, и Алголь - первая переменная такого типа. С периодом почти трое суток и амплитудой более одной с четвертью величины эта система - отличный выбор для начинающего любителя астрономии!
К концу 20 века точность измерения блеска небесных светил позволила открыть планеты у других звезд. Изменение яркости всего в 1% невозможно зарегистрировать без цифровых приборов для измерения потока света от звезды. Разумеется, нужны исключительные условия наблюдения, желательно - с космической обсерватории.
С такой точностью почти каждая звезда становится переменной! А звезд на небе… Мало никому не покажется!
А правда, сколько всего звезд? Доступных невооруженному взгляду - около 6 тысяч. На северном и южном небе вместе взятых, и если смотреть в темную безлунную ночь.
Но с современными телескопами цифра будет превышать миллиард: такое количество источников содержится в современных каталогах.
А ведь чтобы назвать звезду переменной, недостаточно просто заметить изменение ее блеска со временем.
Надо изучить характер переменности - как именно и насколько звезда меняет яркость. А если изменения повторяются со временем, следует определить период переменной звезды. Отдельная большая работа - дать уникальное обозначение и присвоить тип каждому новобранцу в каталоге.
Потому в общем каталоге переменных звезд, который составляют у нас в Москве - менее 100 тысяч звезд. Разница между количеством открытых и ждущих открытий - как минимум в 1000 раз!
В последнее время процесс обнаружения переменности у звезд автоматизировали, и темпы сильно ускорились.
Так, в каталоге Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд - Variable Star Index, более 2 миллионов объектов:
В основе каталога - тот самый Московский ОКПЗ и дополнения к нему.
Собрать вместе всю доступную информацию и избежать повторений - огромная работа!
А какие переменные звезды — самые яркие?
Для начала, посмотрим на список самых ярких звезд, до 2.5 звездной величины. Всего их 93, включая Солнце.
В таблице отмечены переменные звезды, их 29. Хотя, если смотреть в каталоге VSX, переменных гораздо больше.
Выходит, что самая яркая переменная звезда - Арктур, вот информация по звезде.
Амплитуда - 5 сотых величины, тип переменности - медленная неправильная переменная LB.
Как правило, звезды этого типа - гиганты, Арктур как раз гигант.
Следующей переменной в списке обозначена Вега, с амплитудой блеска в 9 сотых звездной величины.
Когда-то эта звезда считалась фотометрическим стандартом, по ней калибровали шкалу. То есть блеск Веги был равен нулю по определению. Когда измерительная аппаратура стала более точной, от Веги как стандарта пришлось отказаться. Ее тип - переменная Дельты Щита. Такая переменность характерна для некоторых звезд главной последовательности. К таким Вега и относится.
Обе звезды имеют слишком малую амплитуду переменности, чтобы ее можно было заметить доступными любителю астрономии средствами. Поэтому куда правильнее отдать титул самой яркой переменной звезды Бетельгейзе.
С амплитудой более одной звездной величины ее переменность можно заметить глазом даже в условиях городской засветки. Об этом поговорим в следующий раз.
Так все-таки, Солнце - переменная звезда?
Перевести изменения солнечной постоянной в диапазон звездных величин чрезвычайно сложно. Это физически разные величины.
Одни из самых точных измерений потока света звезд получены космической обсерваторией Кеплер. И точность усредненных за день данных уступает точности измерений солнечной постоянной минимум в 10 раз.
Изучая похожие на Солнце звезды, их иногда называют двойниками Солнца, можно сказать: изменения примерно в 4.5 Ватта на квадратный метр соответствуют изменению блеска в 0.019 звездной величины.
Вспомним: прохождение Венеры по диску Солнца ведет к уменьшению солнечной постоянной на 1.5 ватта на квадратный метр, то есть на 6 миллимагнитуд.
Сравним с первой транзитной планетой. Действительно, на пределе точности современных космических обсерваторий.
А вы как думаете, Солнце и его двойники следует считать переменными звездами? Пишите в комментариях, будет интересно подвести итоги!
А на этом все. В следующий раз продолжим разбираться с самыми примечательными переменными звездами.
Ссылки
— Серия статей и видео Переменность небесных объектов
— Серия статей и видео Астрономические данные
— Плейлист Астрономия с Дмитрием Насоновым
— Rare Simultaneous Mercury and Venus Transits Will Occur July 26, 69163
