Астрономы наконец-то нашли объяснение вековой загадке звёздного неба

Фото из открытых источников

Более века астрономы ломают голову над странным несоответствием в исторических данных. Тета Эридани, скромная звезда в созвездии Эридана, является третьей по яркости звездой в своем созвездии, ее звездная величина составляет 2,9. Но древние астрономы описывали ее совершенно иначе. Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов, предлагает правдоподобное объяснение этой загадки.

Древние астрономы, включая Гиппарха, Птолемея и ас-Суфи, все описывали Тету Эридани как одну из самых ярких звезд на ночном небе. Гиппарх, писавший около 129 года до н.э., называл ее «самой яркой, предшествовавшей и самой южной из всех звезд на реке». В «Альмагесте» Птолемея, составленном в 137 году н.э., она была отнесена к числу 13 самых ярких звезд на всем небе. И почти 800 лет спустя, в 964 году н.э., персидский астроном ас-Суфи по-прежнему указывал ее звездную величину 1.

Затем, в 1603 году нашей эры, один из участников голландской экспедиции, Фредерик де Хоутман, опубликовал звездный каталог южного неба, в котором этой звезде была присвоена звездная величина 3, что соответствовало ее современной, обычной яркости. Было ли это внезапное падение яркости реальным или ошибкой в исторических данных, обсуждается на протяжении столетий.

Интересно, что Тета Эридани, долгое время считавшаяся одиночной звездой, на самом деле представляет собой систему из трех звезд. Современные исследования показали, что она состоит из тесной двойной пары звезд, а также третьего, более удаленного компаньона.

В этом новом исследовании два исследователя — Идель Вайсберг и Боаз Кац — утверждают, что исторические сообщения о яркости Теты Эридани, вероятно, были точными, а не ошибочными. Сначала они исключают банальные объяснения, предложенные за последнее столетие: путаницу с гораздо более яркой звездой Альфа Эридани, типографскую ошибку в древних текстах и чрезмерную поправку на атмосферное поглощение на малых высотах наблюдения.

«Мы не находим убедительных оснований опровергать тот факт, что Тета Эридани визуально была примерно в десять раз ярче в период от 2000 до 1000 лет назад», — пишут они в статье.

Не найдя ни одного из этих объяснений убедительным, они обратились к самой звездной системе, объединив интерферометрию, спектроскопию и спутниковую фотометрию, чтобы выявить возможный механизм, лежащий в основе ее резкого затемнения. Они составили карту внутренних двойных звезд и обнаружили, что они вращаются очень близко друг к другу — на расстоянии 0,083 астрономических единиц, что примерно составляет пятую часть расстояния Меркурия от Солнца, — и что их орбита почти круговая, с небольшим вытянутым участком. Обе звезды имеют схожие массы, примерно в 2,3 и 2,2 раза превышающие массу Солнца.

Обе звезды расширились примерно до 80% от своего размера «доли Роша». Доля Роша — это максимальный размер, которого может достичь звезда в двойной системе, прежде чем её собственная гравитация перестанет бороться с компаньоном и начнёт выбрасывать на него вещество. Нахождение на уровне 80% от этого предела означает, что эти звёзды находятся опасно близко к этому порогу.

В частности, более крупная из двух звезд была запечатлена в особый момент. Она только что завершила сгорание водорода в своем ядре и находится на переходной стадии перед вступлением в следующую фазу эволюции.

Все эти свойства хорошо согласуются, чтобы объяснить историческое увеличение яркости, о котором сообщали древние астрономы. Исследователи предполагают, что по мере старения и расширения этой звезды она, вероятно, сбрасывала вещество на своего компаньона во время предыдущей, более вытянутой орбиты. Этот процесс высвободил бы всплеск энергии, который питал бы длительное свечение, совпадающее с примерно 1000-летним периодом, в течение которого древние наблюдатели сообщали о необычайной яркости звезды. Со временем этот процесс постепенно успокоил орбиту, приведя ее к более спокойной, почти круговой конфигурации, наблюдаемой сегодня.

«Это подтверждает предположение о том, что видимое увеличение яркости было реальным, а не результатом ошибки трех разных древних наблюдателей, как это часто утверждалось ранее», — заключают они.

Исследователи отмечают, что ключевой элемент головоломки до сих пор отсутствует — что определяет, как долго может длиться такое свечение и насколько ярким оно может стать. Обнаружение и изучение большего количества двойных систем, проходящих через аналогичный процесс, в современных фотометрических обзорах могло бы помочь им лучше понять, как эволюционируют близкие двойные звезды.