Иногда в науке вещи, которые вы считаете само собой разумеющимися, оказываются совсем не такими, и просто так было принято настолько долго, что вы об этом даже не задумывались.
Иногда вы обнаруживаете, что это неправильно (например, время абсолютно или свет действует только как волна), но иногда понимаете, что это было верное суждение.
Именно это и произошло с Альфой Центавра. Оказывается, ближайшая к Солнцу звездная система состоит из трех светил. До недавнего времени все просто предполагали, что так оно и есть. Но теперь астрономы доказали это.
Альфа Центавра — яркая звезда в небе южного полушария. Она кажется яркой только потому, что находится близко, на расстоянии около 4,363 световых лет. Это двойная звезда, две звезды вращаются вокруг общего центра масс. Одна из звезд очень похожа на Солнце (только на 10% массивнее и примерно в 1,22 раза больше в диаметре), а другая - чуть более холодная звезда с массой в 0,94 солнечной и диаметром 0,86 солнечного. Более яркая из них называется Альфа Центавра А (Ригель Центавра), а другая – Альфа Центавра В (Толиман).
Но у этих двух звезд есть еще и третий компаньон ؘ– Проксима Центавра — очень тусклый красный карлик, масса которого составляет всего 0,122 солнечной, а диаметр – всего 0,15 диаметра Солнца.
Она настолько слабая, что была обнаружено только в 1915 году, примерно в двух градусах (в четыре раза больше ширины полной Луны) от Альфа Центавра на небе. С помощью параллакса — метода физического измерения расстояния до близлежащих звезд — было обнаружено, что расстояние до звезды составляет 4,24 световых года. Это довольно близко к расстоянию до Альфы Центавра. Более того, используя доплеровский метод, можно определить скорости звезд – по направлению к Солнцу или от него. Выяснилось, что Альфа Центавра и Проксима движутся к нам примерно с одинаковыми скоростями (22,345 и 22,393 километра в секунду).
Это убедительное доказательство того, что все три звезды являются частью одной и той же системы... но это косвенные доказательства. Это может быть совпадением. Единственный способ узнать наверняка - это выяснить, действительно ли Проксима вращается вокруг Альфы Центавра. Проблема в том, что если это так, то движение будет очень медленным. Прокисма настолько далеко от двойной системы, что ей потребовались бы сотни тысяч лет, чтобы совершить один оборот вокруг них. Как это можно измерить?
Оказывается, в этом нет необходимости. Что мы действительно хотим знать – движется ли Проксима относительно Альфы Центавра медленнее, чем вторая космическая скорость — скорость, с которой нужно двигаться, чтобы ускользнуть от тела, обладающего гравитацией. Если она движется медленнее этого значения, то она привязана к бинарной системе, является спутником этих звезд. Вторая космическая скорость меняется с расстоянием (поскольку гравитация с расстоянием ослабевает), поэтому также необходимо знать, какое расстояние разделяет Проксиму и Альфу Центавра тяжести. Затем вычислям вторую космическую скорость в точке расположения Проксимы, выполняем математические расчеты, и всё готово.
Но это не так-то просто. Проксима тусклая, ее трудно изучать, и существует множество других эффектов, которые нужно компенсировать. Например, горячий газ из недр звезды поднимается, пока не достигнет поверхности, охлаждается, а затем снова опускается вниз. Этот газ поднимается большими пузырями и опускается по краям пузыря, поэтому бо́льшая часть поверхности звезды фактически состоит из поднимающегося газа. Это означает, что он движется к вам, и соответственно, его допплеровское смещение тоже «сдвинуто». Для Альфа Центавра A этот смещение составляет около 300 метров в секунду, что является значительной величиной.
Другой эффект — гравитационное красное смещение. Когда свет от звезды удаляется от поверхности, он теряет энергию из-за притяжения звезды. Этот эффект также вызывает эффект Доплера, эквивалентный 600 или более метрам в секунду! Это также необходимо было учитывать.
Астрономы рассчитали, что если бы Проксима двигалась со скоростью более 545 м/с относительно Альфа Центавра, то она была бы незваным гостем, а если меньше, то она была бы третьим членом системы.
В итоге выяснилось, что Проксима движется со скоростью 293 м/с (с погрешностью около 40 м/с). Также подсчитали, что вероятность того, что это произойдет случайно, составляет всего лишь 1 к 500 000 000.
Имея все эти данные, ученые пошли еще дальше. Они смогли вычислить орбиту Проксимы и выяснилось, что диаметр орбиты составляет 2,7 триллиона километров — четверть светового года в поперечнике! — а для совершения одного оборота требуется 590 000 лет.
Орбита Проксимы эллиптическая, а расстояние до центра тяжести компонентов Альфы А и В (точки на орбите, называемой периастроном) составляет около 800 миллиардов километров, а в апастроне, когда Проксима наиболее удалена, достигает 1,9 триллиона километров. Сейчас она почти в апостроне.
Это огромные цифры. Для сравнения – Нептун находится на расстоянии не более 4,5 миллиардов километров от Солнца. Система Альфа Центавра намного больше нашей Солнечной системы.
Но здесь есть интересный момент. Вокруг Проксимы вращается планета размером с Землю, открытая в 2016 году. Ее орбита проходит очень близко к звезде, примерно в 7 миллионах километров от нее (какое-то время считалось, что у Альфы Центавра А также есть планета, но оказалось, что этот вывод неверен).
Если предположить, что все три звезды образовались вместе из одного и того же облака газа и пыли, то они имеют одинаковый возраст и одинаковый состав (так, например, соотношение водорода и железа у всех трех одинаковое). Альфа Центавра ярче и ее легче наблюдать, поэтому чем больше мы узнаем о ней, тем больше мы узнаем о Проксиме и, следовательно, можем сделать выводы и о планете.
P.S.
* Не волнуйтесь, Альфа Центавра не летит прямо на нас! Скорость, с которой звезды движутся к нам, называется радиальной, но существует также боковое движение, называемое тангенциальной скоростью. Вместе они составляют реальную космическую скорость звезд. Оказывается, они лишь ориентировочно движутся в нашу сторону и при этом скользят мимо нас (как будто стоишь на обочине, а мимо проезжает машина; сначала кажется, что она направляется прямо на тебя, но потом когда она приближается, вы можете видеть, что это не так). Альфа Центавра будет ближе всего к нам примерно через 27 000 лет, на расстоянии 3,25 световых лет; после этого расстояние начнет увеличиваться по мере ее удаления.
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.
