Арктур, самая яркая звезда весеннего неба

Вопрос, какая звезда самая яркая на ночном небе, очень простой, не правда ли? Это Сириус, верный спутник созвездия Ориона. В наших широтах Сириус наблюдается с октября по апрель. А вот вопрос посложнее: какая звезда является ярчайшей на северной небесной полусфере? Снова Сириус? Нет, Сириус находится немного южнее небесного экватора и поэтому принадлежит южной полусфере! (На северном полюсе, где видны звезды только северной небесной полусферы, Сириус не виден, круглый год пребывая под горизонтом.)

Выбирать придется из трех звезд — Капеллы, Арктура и Веги. На глаз эти звезды имеют совершенно одинаковую яркость. Приборы показывают небольшие расхождения. То, какая из этих звезд окажется ярче, будет зависеть от того, в каком фотометрическом стандарте мы будем проводить измерения блеска. Если мы будем измерять их блеск в широко распространенной сейчас шкале V, то ярчайшей звездой окажется Арктур, царящий в одиночестве на небе весны и начала лета.

Да, в середине весны на небе мало по-настоящему ярких звезд — зимние созвездия скрылись за горизонтом на западе (один лишь Возничий со звездой Капеллой находится низко над горизонтом), две яркие летние звезды — Вега и Денеб — наблюдаются не высоко в небе на северо-востоке (после полуночи к ним присоединяется Альтаир). А ярких весенних звезд всего три штуки — это Арктур, Спика и Регул. Арктур на целую звездную величину ярче и Спики, и Регула, и поэтому эта звезда, конечно, выделяется на весеннем небе.

Созвездия и три ярчайшие звезды весеннего неба. Рисунок: Stellarium

Что, кроме яркости, бросается в глаза, когда мы смотрим на Арктур? Ее красноватый цвет. Правда, он не такой насыщенный, как у Бетельгейзе или у Альдебарана. Скорее, цвет Арктура можно назвать бледно-оранжевым. Как известно, цвет звезды свидетельствует о температуре ее поверхности. Звезды горячее Солнца имеют белый и даже голубовато-белый цвет, звезды с температурой фотосферы, похожей на солнечную, желтоватого цвета, а более холодные светила, чем наша звезда — оранжевого и красного цвета.

Сравнение размеров Солнца и некоторых ярких звезд. Диаметр Арктура превосходит солнечный в 26 раз. Рисунок: Большая Вселенная

Арктур на полторы тысячи градусов холоднее Солнца. Вместе с тем известно, что светимость звезды в 200 раз больше солнечной! Как такое может быть? Ведь чем холоднее тело, тем меньше света оно излучает с каждого квадратного метра поверхности, и тем оно должно быть тусклее! Очевидно, площадь поверхности Арктура гораздо больше площади поверхности Солнца. Это действительно так: поперечник Арктура в 26 раз больше солнечного. Поэтому суммарный поток света, идущий от Арктура, гораздо интенсивнее, чем от Солнца. Такие холодные, но большее звезды называют звездами-гигантами.

Холодные звезды-гиганты это всегда эволюционно старые звезды. Практически весь водород в ядре такой звезды выгорел и превратился в гелий. Равновесие между давлением излучения, стремящейся растащить звезду, и силой тяготения, стремящейся ее сжать, нарушилось, ядро начало сжиматься и разогреваться, а внешние по отношению к ядру слои звезды, наоборот, стали расширяться. Как известно, расширяясь, газ остывает. Примерно это происходит в случае с Арктуром.

Возраст Арктура оценивается по меньшей мере в 7-8 миллиардов лет. Масса же примерно равна массе нашего Солнца. Это значит, что глядя на Арктур, мы наблюдаем наше Солнце в далеком будущем, примерно через 4 миллиарда лет, когда оно исчерпает запасы водорода в своем ядре и начнет превращаться в красный гигант.

Правда, Арктур был не совсем солнцеподобной звездой. Спектральный анализ показывает существенную нехватку тяжелых химических элементов в составе Арктура по сравнению с Солнцем. Это звезда населения II, принадлежащая ко второму поколению звезд в нашей галактики, которые встречаются в шаровых звездных скоплениях и галактическом гало.

На фотографиях Арктура заметен отчетливый красноватый оттенок звезды. Фото: Fred Espenak

Пространственная скорость Арктура также необычайно высока по сравнению со скоростями звезд в окрестностях Солнца. Такие скорости характерны не для звезд плоского диска Млечного Пути (к таким звездам принадлежит Солнце и подавляющее большинство звезд нашей галактики), а опять-таки для древних звезд сферического гало. И действительно, направление движения Арктура говорит нам о том, что эта звезда прилетела из гало Млечного Пути. Следовательно, Арктур — кратковременный попутчик Солнца в движении вокруг центра Млечного Пути. (Его орбита находится под большим углом к орбите Солнца.) Более того, в последние десятилетия был обнаружен целый поток звезд, движущихся достаточно плотной группой по сходным орбитам!

Как это объяснить?

Астрономы полагают, что Арктур и другие звезды потока Арктура представляют собой остаток карликовой галактики, некогда спутника Млечного Пути. Но за миллиарды лет приливные силы со стороны нашей Галактики медленно разрушили спутник: сначала они растянули мини-галактику на десятки тысяч световых лет, а затем разорвали ее на части. Часть звезд «выпала» на Млечный Путь и стала его частью, а другая продолжает путешествовать по изменившейся орбите в виде рассеянного потока Арктура, время от времени пересекая плоскость Галактики… Именно в такой период мы и наблюдаем Арктур!

Выходит, что ярчайшая звезда весеннего неба — гость не только в окрестностях Солнца, но и в нашей галактике! Как странно смотреть на звезду и знать, что она родилась в совсем другом мире, в сотнях тысячах световых лет от нас…