Околополярные созвездия

галактики. Шестая туманность, обозначаемая символом М 97, резко отличается

от остальных.

Прежде всего — это не звездная система, а исполинское шарообразное облако

светящегося газа. Внешне туманность отдаленно напоминает диски планет, и

потому, как уже говорилось, образованиям такого рода присвоено наименование

планетарных туманностей. В мощные телескопы планетарная туманность из

созвездия Большой Медведицы отдаленно напоминает физиономию совы, за это ее

астрономы неофициально называют “Совой”.

В центре туманности, как обычно, видна очень горячая белая звездочка. Есть

основания думать, что газы, образующие туманность, когда-то были выброшены

центральной звездой при каком-то не вполне понятном взрывном процессе. Во

всяком случае в настоящее время туманность расширяется во все стороны от

звезды — явное указание на породивший ее источник.

Туманность “Сова”— очень далекий и трудный для наблюдения объект —

расстояние до нее равно 2290 парсеков, а видимый блеск около 12m. Зная

видимый угловой диаметр туманности, легко подсчитать, что на самом деле она

по диаметру почти в 230 000 раз больше поперечника земной орбиты. И все-

таки это объект нашей звездной системы, нашей Галактики. Лишь

несовершенство телескопа Мессье заставляло исследователя смешать в своем

каталоге газовые туманности с другими звездными системами.

Из сокровищ Большой Медведицы, скрытых от невооруженного человеческого

глаза, упомянем лишь три звездные системы — М101, М81 и М82.

Галактика М101 может быть найдена в небольшой телескоп в виде маленького

светящегося туманного пятнышка — 7,9 зв. величины — недалеко от Мицара,

“над” хвостом Большой Медведицы. На рис. 33 приведена ее фотография —

великолепная звездная спираль, которую благодаря игре случая мы видим

“плашмя”. Миллиарды солнц составляют эту великую звездную систему. Тысячи,

а может быть, и миллионы планет этой галактики населены существами,

занесшими в свои звездные каталоги и нашу Галактику—ведь “оттуда”, из

туманности М101, она видна отлично. Если бы у них были “сверхтелескопы”,

позволяющие рассмотреть все, что делается на нашей Земле, людей они бы не

увидели. В их поле зрения Земля предстала бы такой, какой она была около 8

миллионов лет назад,— столько времени требуется лучу света для преодоления

расстояния между М101 и нашей Галактикой!

[pic]

Рис. 33. Галактика М101

Две другие галактики — М81 и 82, их блеск 7,0m и 8,4m — образуют двойную

галактику — аналог двойной звезды. Видны они на небе совсем близко друг от

друга, среди тех звезд, где древним грекам мерещилась морда Большой

Медведицы. Расстояние до этой пары звездных систем составляет 3,3

килопарсека (кпк). Галактика M81 (как и галактика М101) представляет собой

уменьшенное подобие нашей звездной системы. Ее диаметр почти в четыре раза

меньше. Повернута она к нам несколько боком, но спиралеобразное строение

видно отлично (рис. 34).

Совсем иначе выглядит галактика М82 (рис. 35). Она повернута к нам ребром и

имеет вид какого-то клочковатого туманного облачка. Галактика неправильного

типа — так астрономы называют подобные звездные системы.

Подробные исследования этой замечательной галактики, проведенные за

последнее время, показали, что полтора миллиона лет назад в ядре галактики

М82 произошел мощнейший взрыв, сопровождавшийся выбросом из ядра облаков

водорода и других газов общей массой почти в шесть раз больше, чем масса

Солнца. Скорость движения этих облаков превышает 1000 км/с — яркое

свидетельство мощи тех взрывных процессов, которые ныне наблюдаются в ядрах

многих галактик.

Мы уже упоминали, что энергия взрыва в галактике М82 близка к 1057 эрг, что

трудно объяснить известными астрофизикам процессами. Масса этой галактики

составляет как минимум 270 миллиардов солнечных масс, а значит, М82

принадлежит к числу крупных галактик. В ней много космической пыли и

межзвездного водорода. Возможно, что пыль скрывает от земного наблюдателя

ядро галактики. После того как удивительные особенности М82 были изучены,

астрономам удалось найти еще семь галактик внешнему облику и другим

качествам похожих на М 82.

Космос кажется неизменным и спокойным лишь невооруженному глазу. На самом

деле практически повсюду в звездном мире наблюдаются нестационарные

процессы, нередко выражающиеся во взрывах невообразимо большой мощности.

[pic]

Рис. 34. Галактика М81

Распределение материи в обозримой нами части бесконечной Вселенной обладает

одной характерной особенностью — крайней неравномерностью. Звезды образуют

двойные, тройные и вообще кратные системы. От них идет непрерывный ряд к

звездным скоплениям и галактикам. Но и сами звездные системы нередко

объединяются и попарно, и в группы, и даже в исполинские, не поддающиеся

наглядному представлению облака галактик.

В Большой Медведице известны три таких облака, или скопления галактик.

Самое многочисленное из них состоит из трехсот галактик. Лишь центральная

часть этого скопления имеет поперечник в 200 кпк. На небе же это облако

занимает площадь, лишь немногим большую площади лунного диска.

Как единое целое (если отвлечься от второстепенных движений одной галактики

относительно другой) это скопление галактик удаляется от Земли со скоростью

15 000 км/с. Нет, это не опечатка — в 10000 раз быстрее пули улетает от нас

это облако галактик!

Величественные картины, раскрывающиеся в созвездии Большой Медведицы,

заставляют задумываться о путях эволюции звездных миров, о тайнах рождения

галактик. Вот, скажем, уже знакомая нам пара галактик: М81 и М82. Судя по

их спектрам, одна из них удаляется от нас со скоростью 187, а другая — со

скоростью 74 км/с. Значит, одна из них удаляется от другой со скоростью, не

меньшей 113 км/с. Отсюда естественно сделать вывод, что эти галактики

родились совместно и при рождении получили начальные скорости, заставляющие

систему непрерывно расширяться.

Таких примеров очень много, и они заставляют думать, что галактики (как и

звезды) рождаются группами из какой-то “дозвездной материи” пока

неизвестной природы.

[pic]

Рис. 35. Взорвавшаяся галактика М 82

[pic]

Главная звезда созвездия — Полярная звезда — является и основной его

достопримечательностью.

Общеизвестность Полярной звезды вызвана не столько ее физическими

особенностями (о них знают немногие), сколько ее близостью к Северному

полюсу мира. Среди ярких звезд, доступных невооруженному глазу, нет ни

одной, которая могла бы с ней этом соперничать. Однако любопытно, что уже в

бинокль легко отыскать звезду 6,4m, условно обозначенную символом 2r (см.

Кликовский П. Г., с. 505), которая еще ближе к полюсу мира, чем Полярная.

Особая роль Полярной звезды на земном звездном небе временная. Как уже

отмечалось, прецессионное движение земной оси сказывается в очень

медленном, но непрерывно совершающемся странствовании полюса мира по

созвездиям. Около трех тысяч лет назад самой близкой к нему звездой была

звезда ? Малой Медведицы. По видимому блеску она лишь чуть-чуть, на одну

десятую долю звездной величины, уступает Полярной. У нее есть даже

собственное имя — Кохаб, которое происходит от арабского “Кохаб-эль-

Шемали”, что означает “Звезда Севера”. В Китае ? Малой Медведицы называется

“царственной звездой”, и в этом отзвуке далеких времен можно уловить черты

той особой роли путеводной звезды, которая ныне отведена Полярной.

В бинокль хорошо заметно, что цвет Полярной звезды — желтоватый. Она

несколько горячее Солнца — температура ее поверхности близка к 7000 К.

Полярная принадлежит к типу звезд-сверхгигантов. Наше Солнце рядом с ней

выглядело бы очень скромно, так как поперечник Полярной в 120 раз больше

солнечного диаметра.

Замечательно, что Полярная звезда пульсирует, то увеличиваясь, то

уменьшаясь в своем объеме. При этом слегка меняются и температура и спектр

звезды, ну и, конечно, блеск. В максимуме блеска Полярная становится

звездой 2,1m, в минимуме 2,3m. Работает этот странный звездный механизм

очень ритмично — период между смежными максимумами составляет почти четверо

земных суток.

Полярная звезда — типичная цефеида. Расстояние до нее таково, что луч

света, покинувший Полярную звезду, достигает Земли спустя 472 года. Это

означает, что в настоящее время мы видим Полярную такой, какой на самом

деле она была во времена Колумба!

Пожалуй, хорошо, что наше Солнце не похоже на Полярную и другие цефеиды. В

противном случае мы были бы обречены на то, чтобы испытывать непрерывные и

быстрые колебания температуры и освещенности. Кроме того, замена Солнца

Полярной звездой привела бы к катастрофическим последствиям и в том случае,

если бы Полярная не была цефеидой. Излучая потоки света и тепла, почти в 10

000 раз более мощные, чем Солнце, Полярная звезда испепелила бы весь

органический мир на Земле!

В большой школьный рефрактор рядом с Полярной на расстоянии 18" от нее

виден ее спутник—маленькая звездочка почтя 9-й зв. величины. Его открыл в

1779 г. знаменитый исследователь звездного мира Вильям Гершель. Возможно,

что эта звездочка физически связана с Полярной, хотя непосредственно

заметить орбитальное движение спутника нелегко — период обращения в этой

системе должен быть очень большим.

Полярная и ее спутник по температуре мало отличаются друг от друга -

спутник чуть погорячее. Но по размерам это совсем разные звезды. Полярная —

сверхгигант, ее спутник — желтовато-белая звезда лишь немного крупнее

Солнца.

Между прочим, в телескоп спутник кажется зеленоватым. Как мы уже

предупреждали читателя, в таких случаях наблюдатель становится жертвой

оптической иллюзии, впрочем, весьма красивой. Без нее многие двойные звезды

выглядели бы блеклыми и малоэффектными.

Этим, пожалуй, и исчерпываются достопримечательности Малой Медведицы —

небольшого созвездия, объединяющего всего 20 доступных невооруженному глазу

звезд.

ЦЕФЕЙ

Он был глухонемым, этот высокий юноша с тонкими правильными чертами лица.

Каждую звездную ночь он внимательно наблюдал одну из звезд созвездия Цефея,

ту самую, которая в звездах каталогах обозначена буквой ?. Иногда звезда

казалась ярче обычного, иногда, наоборот, слабее. Не обман ли чувств эти

странные колебания блеска?

Проходит дни, недели, и в конце концов всякие сомнения отпаяют. Регулярно,

с размеренностью хорошего часового механизма, ? Цефея через каждые пять с

четвертью суток достигает максимума блеска, плавно опускаясь затем до

минимума.

Вычислен блеск звезды в разные моменты времени, построена кривая изменения

блеска, свидетельствующая о периодически “подмигивании” ? Цефея. Сделано, в

сущности, даже больше — открыт новый класс переменных звезд, “цефеид”,

названных так честь главной представительницы этого класса.

Автор открытия — Джон Гудрайк, родом из Голландии, получивший образование в

Англии. За год до открытия первой цефеиды в 1782 г. Королевское общество

Великобритании присудило ему высшую награду — медаль Копли — за открытие

переменности Алголя, одной из главных звезд в созвездии Персея. Этот

талантливый молодой исследователь умер очень рано, в 1786 г., 21 года от

роду. Но астрономы — счастливые люди. Следы их трудов связаны с самыми

долговечными объектами, какие только может наблюдать человеческий глаз.

Если вы захотите сами убедиться в переменности ? Цефея, вам в какой-то

степени придется повторить работу Гудрайка. Впрочем не пугайтесь: сделать

это сравнительно легко. Поблизости от ? Цефея видны звезды ? (3,6m), ? (4,2

m), и v (4,5 m). Будем сравнивать блеск переменной звезды с блеском этих

постоянных “звезд сравнения”. Допустим, что в момент наблюдения ? Цефея

явно слабее ?, но ярче ?. Разделим мысленно интервал блеска между звездами

сравнения на 10 равных частей и попробуем оценить, каково положение в этом

интервале переменной звезды. Если, скажем, ? Цефея во столько же раз слабее

?, во сколько раз ярче ?, то оценку блеска надо записать так: ?5?5?. В

другие моменты могут получиться иные оценки, например: ?3?7? или ?6?4?.

Зная звездные величины ? ? ?, легко пропорциональным делением вычислить

блеск переменной. Иногда ? Цефея становится слабее ?, и тогда звездами

сравнения могут служить ? ? v или ? ? v.

Сделав в течение двух-трех недель десяток оценок, постройте график

изменения блеска звезды ? Цефея: по его горизонтальной оси отложите моменты

времени, по вертикальной — видимый блеск. Чем больше будет сделано

наблюдений, тем более явным станет периодический характер изменения блеска

? Цефея .

( Подробнее о наблюдениях переменных звезд см. в книгах: Куликовский П. Г.,

с. 360—370; Астрономический календарь: Постоянная часть.— М.: Наука, 1981,

с. 422; Цееевич В. П. Переменные звезды и их наблюдение.—М.: Наука, 1980.)

Повторяем, что блеск ? Цефея меняется удивительно ритмично. Период

изменения ее блеска определен с очень большой точностью — 5,366341 суток.

От периода к периоду характер колебания блеска практически не меняется, и

поэтому для цефеид и других периодических переменных звезд астрономы строят

сводную, или “среднюю” кривую, сводя все наблюдения к одному периоду (рис.

36).

Быстрый взлет блеска до 3,6 m и сравнительно медленное его падение до 4,3 m

— такая картина характерна и для ? Цефея и для на нее других звезд,

названных цефеидами. Наблюдения показывают, что вместе с блеском колеблются

и другие физические характеристики ? Цефея — ее цвет, температура, скорость

по лучу зрения. Колеблется даже спектральный класс — в максимуме блеска ?

Цефеея — звезда класса F5, в минимуме ее спектр характерен для звезд класса

G2.

Нелегко было разобраться во всех этих сложных явлениях, но сейчас природа

цефеид в общих чертах выяснена. Это — звезды-гиганты беловато-желтого

цвета, у которых по каким-то не вполне пока понятным причинам внутреннее

равновесие нарушено. Подобно сердцу они непрерывно пульсируют, меняя при

этом и блеск и другие физические характеристики. Пульсации цефеид. как и

всё в мире звезд, грандиозны. Их радиусы изменяются на миллионы километров,

что в среднем, однако, составляет лишь около 5% средней величины радиуса

звезды.

Когда цефеида максимально сжата, температура ее поверхности становится

наибольшей, и в этот момент звезда достигает максимума блеска. Наоборот,

наибольшим размерам звезды соответствуют наименьшая ее температура и

минимум блеска.

Странная картина наблюдалась бы на Земле, если бы наше Солнце было

цефеидой. Но Солнце — желтый карлик, а цефеиды — желтые сверхгиганты, и в

их физической природе мало общего.

В созвездии Цефея есть еще одна яркая цефеида — звезда ? этого созвездия. У

нее очень короткий период изменения блеска — всего 0,19 суток, да и

амплитуда весьма мала — 0,05m. Для невооруженного глаза она всегда кажется

одинаково яркой, но очень чувствительные астрономические фотометры четко

улавливают и такие ничтожные колебания блеска. Повторяются они столь же

строго периодично, как и у ? Цефея, но ? Цефея все же не типичная

“классическая цефеида”. Она входит в особый класс переменных звезд типа ?

Большого Пса. Все они гораздо горячее обычных Цефеид и являются горячими

белыми гигантами. Колебания их блеска отчасти вызваны пульсациями, но

вполне возможно, что к ним добавляются и сложные явления в атмосферах этих

звезд. Здесь многое еще предстоит выяснить. А пока звезды типа ? Цефея

считаются разновидностью цефеид.

На полпути между ? и ? Цефея, недалеко от прямой, соединяющей эти звезды,

есть уникальная звезда, обозначенная буквой ?. Ее необыкновенный темно-

красный цвет обратил на себя внимание еще Вильяма Гершеля, который назвал ?

Цефея “гранатовой” звездой. Как прозрачная капелька крови, сияет в глубине

небес это красное солнце — самая красная из всех ярких, доступных

невооруженному глазу звезд. Цвет ? Цефея особенно хорошо заметен, если в

бинокль сначала посмотреть на белую звезду ? Цефея, а затем сразу на

“гранатовую” звезду. И здесь не обман зрения, не какие-то

психофизиологические эффекты — нет, на самом деле деле одна из самых

холодных звезд, температура поверхности которой вряд ли превышает 2300 К.

“Гранатовая” звезда от Земли весьма далека — мы ее видим с “опозданием”

почти в тысячу лет. Тем не менее ? Цефея — одна из тех немногочисленных

звезд, у которых удалось непосредственно (с помощью интерферометра)

измерить поперечник По размерам ? Цефея — одна из величайших звезд, ее

диаметр почти в 1500 раз больше солнечного.

Подмечено, что блеск ? Цефея не всегда постоянен, но меняется довольно

неправильным образом, причем иногда амплитуда колебаний достигает 0,6m.

Советскому исследователю переменных звезд В. П. Цесевичу с большим трудом

удалось установить, что в этих, с первого взгляда совершенно беспорядочных

колебаниях блеска есть некоторые закономерности. Сложную кривую изменения

блеска ? Цефея (рис. 37) можно рассматривать как результат сложения трех

колебаний с периодами 90, 750 и 4675 дней. Такие звезды называются

полуправильными переменными, и ? Цефея возглавляет один из подклассов этих

звезд.

[pic]

Рис.37. Кривая блеска ? Цефея

Трудно пока со всей определенностью сказать, чем вызваны колебания блеска

звезд типа ? ??фея. Здесь налицо и беспорядочные (или, лучше сказать,

полуправильные) пульсации звезды, и какие-то непериодические извержения

раскаленных газов из ее недр в атмосферу.

В созвездии Цефея есть две примечательные двойные звезды. И это не какие-то

новые, еще не упомянутые нами звезды, а уже хорошо знакомые ? и ? Цефея.

Главнейшая из цефеид имеет на угловом расстоянии в 41" спутник 7,5m.

Золотисто-желтая цефеида и ее голубоватый спутник представляют собой одну

из наиболее красивых на всем небе пар близких звезд.

Еще интереснее система ? Цефея. Сама главная звезда — спектрально-двойная с

периодом обращения, равным периоду изменения блеска 0,19 суток. На

расстоянии 8" от главной белой звезды видна голубоватая звезда-спутник 8m.

Спутник, несомненно, обращается вокруг главной звезды (или, точнее, обе

звезды вокруг общего центра масс) с периодом, по-видимому, близким к 50

годам. Значит здесь перед нами физическая система из трех звезд, причем

главная из них к тому же и переменная звезда весьма сложной природы,

задающая астрономам немало загадок.

[pic]

С самой яркой оранжевой звездой ? этого созвездия связана одна любопытная и

поучительная история. В 1725 г. английский астроном Брадлей решил доказать

истинность гипотезы Коперника. Хотя со времени опубликования книги великого

польского астронома прошло 182 года, его идеи о движении Земли вокруг

Солнца оставались лишь гениальной догадкой, фактами еще не подтвержденной.

Если Земля на самом деле обращается вокруг Солнца, ближние звезды должны

смещаться на фоне звезд более далеких, описывая в течение года крошечный

эллипс — своеобразное “отражение” в небесах земной орбиты.

Чем дальше предмет, тем меньше его кажущееся “параллактическое” смещение,—

вспомните, как смещаются предметы при наблюдении из окна мчащегося поезда.

Быстро проносятся мимо телеграфные столбы на фоне далекого леса;

постепенно, хотя гораздо медленнее, меняется панорама местности; а облака и

тем более Солнце, кажется, мчатся вслед за поездом, не отставая от него ни

на шаг.

Звезды невообразимо далеки от Земли — это сознавал уже Коперник. Поэтому их

параллактические смещения неуловимо малы. Ни Копернику, ни его ближайшим

последователям обнаружить их так и не удалось,

Решил испробовать свои силы в этом очень трудном деле и Джеме Брадлей.

Телескоп с микрометром на его окулярном конце Брадлей неподвижно укрепил на

стене дома, направив прямо в зенит. Сделано это было вполне мотивировано —

вблизи зенита искажения в положении небесных светил, вносимые земной

атмосферой, всегда минимальны. Из ярких звезд, близких к полюсу эклиптики,

через зенит Оксфорда ежесуточно проходит только одна звезда — ? Дракона,

Вот почему Брадлей и выбрал ее для параллактических измерений.

Не будем описывать подробности этой тонкой и длительной работы, на которую

ушло около трех лет. . Любопытен конечный итог — Брадлей обнаружил

периодическое смещение ? Дракона, точнее говоря, периодические изменения ее

экваториальных координат, Но это было заведомо не параллактическое

смещение: во-первых, оно получилось слишком большим (около 20"), а во-

вторых, направленным иначе, чем ожидалось. Потом уже выяснилось, что и

другие звезды в течение года испытывают подобные же смещения и, что было

особенно странным, с той же амплитудой около 20".

Брадлей искал одно, а открыл другое — оптическое явление, получившее

название аберрации света. Сущность его понять несложно. Представьте себе,

что вы стоите под отвесно падающим дождем и держите в руках зонтик. Пока вы

неподвижны, ручка зонтика направлена, естественно, вертикально. Но если вы

броситесь бежать, ваша рука инстинктивно наклонит зонтик вперед.

А теперь сравните это с другой, аналогичной картиной. От звезды,

находящейся в зените, к наблюдателю в вертикальном направлении идут лучи

света. Роль зонтика играет телескоп. Будь Земля неподвижной, телескоп

следовало бы направить в зенит На самом деле при движении Земли скорость

света складывается со скоростью звезды относительно наблюдателя. В итоге

сложения двух скоростей лучи звезды из вертикальных превратятся в

наклонные, и звезду наблюдатель увидит не в зените, а чуть смещенной в

сторону движения самого наблюдателя.

Брадлей не только открыл новое явление природы, но и доказал опытным путем,

что земной шар действительно обращается вокруг Солнца,— ведь не будь этого

движения Земли, не было бы и аберрации.

Другая достопримечательность созвездия Дракона интересна не только по

историческим воспоминаниям, но и сама по себе, как один из замечательных

объектов на земном небе. Речь идет о яркой планетарной туманности,

расположенной неподалеку от звезды ? этого созвездия. В большой школьный

рефрактор она хорошо видна как круглое туманное сравнительно яркое (8m)

пятнышко. Условное обозначение этой туманности NGС6543.

Еще в 1864 г. английский астроном Геггинс избрал туманность в Драконе

“пробным камнем” для первых спектроскопических наблюдений этих загадочных

объектов. Спектральный анализ еще только зарождался, и Геггинс наблюдал

спектр туманности Дракона визуально, присоединив спектроскоп к окулярной

части телескопа. Велико было его удивление, когда вместо привычной радужной

полоски спектра поглощения, характерного для большинства звезд, он увидел

только три яркие разноцветные линии на совершенно темном фоне. Вопреки

Страницы: 1, 2, 3