За более чем 4 миллиона лет развития человеческих знаний мы узнали практически обо всем, что нас окружает. Но еще 4 столетия назад наша наука была ограничена рамками нашего видения. До тех пор, пока Галилео Галилей не направил свой телескоп на звезды, и мы не обнаружили, что нам еще многое предстоит открыть. И одно из таких открытий заключается в том, что звезды во Вселенной могут иметь спутников.
В 1617 году математик и любитель астрономии Бенедетто Кастелли написал письмо Галилео Галилею. попросил его наблюдать за звездой Мицар. Мицар расположен в созвездии Большой Медведицы и был известен своей визуальной близостью к звезде Алькор. Они настолько близки, что арабы использовали эту пару для проверки остроты зрения. Однако, когда Галилей наблюдал Мицар в телескоп, он заметил нечто еще более впечатляющее: в его сиянии была погружена еще одна звезда, еще ближе. Бенедетто Кастелли открыл двойные звезды.
Двойные звезды — это звездные системы, образованные двумя звездами, вращающимися вокруг общего центра масс. Поскольку звезды расположены на огромных расстояниях от Земли, наше зрение видит их как единую точку света. Поэтому нам нужно изобрести телескоп, чтобы иметь возможность открывать эти чудеса Вселенной. Но помимо вдохновляющих сцен закатов на чужих планетах в художественных фильмах, это открытие имело фундаментальное значение для нашего понимания Космоса.
Расчет орбит звезд в двойной системе позволяет непосредственно определить массы этих звезд, что позволяет косвенно оценить их радиусы и плотности. В результате изучения двойных звезд была установлена эмпирическая связь между массой и светимостью звезд. И это соотношение также можно применить к отдельным звездам, что позволит нам оценить их массу, просто наблюдая за их светимостью.
Но открытие Кастелли было только началом этой истории. Ни он, ни Галилей, ни Джованни Риччоли, изучавшие эту пару три десятилетия спустя, не осознали, что они были гравитационно связаны. Орбитальный период в тысячи лет сделал невозможным восприятие движения звезд вокруг друг друга. Это просто казалось оптическим совпадением, как будто они просто выстроились в ряд в небе, но были разделены огромными расстояниями друг от друга.
Лишь в 1767 году англичанин Джон Мичелл предположил, что двойные звезды могут физически притягиваться друг к другу гравитацией. Мичелл пришел к такому выводу после изучения сотен двойных звезд. Он понял, что они встречаются чаще, чем можно было себе представить, поскольку статистически вероятность того, что двойная звезда возникла в результате совпадения оптического выравнивания, была бы небольшой.
Немецко-британский астроном Уильям Гершель сыграл решающую роль в продвижении изучения двойных звезд, начиная с 1779 г. Гершель посвятил себя каталогизации координат и положений каждой звезды в двойных системах, став пионером в этой области. Его кропотливая работа выявила нечто необычное: сравнивая свои наблюдения за 25 лет, Гершель заметил изменения во взаимном положении некоторых двойных звезд. Это открытие подтвердило теорию Мичелла, предполагающую, что такие звезды гравитационно связаны между собой.
Позже, в 1827 году, Феликс Савари сделал значительный шаг вперед, точно рассчитав орбиту двойной системы Xi Большой Медведицы. Подобный подвиг был совершен впервые, открыв путь к новой главе в астрономии. По мере того, как было каталогизировано все больше двойных звезд и измерены их орбиты, открылось окно для научных достижений, которые углубили наши знания об окружающей нас Вселенной.
Сегодня методы открытия и изучения двойных звезд значительно развились благодаря современным телескопам и мощным инструментам. Первые, обнаруженные посредством прямого наблюдения, известны как визуальные двойные системы. Однако наука также идентифицировала двойные звезды с помощью более тонких методов, таких как наблюдение изменений их спектров с течением времени, выявление гравитационных взаимодействий с близкими компаньонами, классифицируемыми как спектроскопические двойные системы.
Используя эту технику, мы обнаружили, что Мицар, звезда, начавшая это путешествие, на самом деле является частью шестичастной системы, включая Алькор, ее самого далекого спутника, видимого невооруженным глазом.
Помимо визуальных и спектроскопических двойных, существуют затменно-двойные, которые иногда затмевают друг друга, вызывая изменения наблюдаемой яркости. У нас также есть астрометрические двойные системы, по-видимому, одиночные, чьи небольшие изменения в положении позволяют нам рассчитать, что они вращаются вокруг явно пустого пространства, что указывает на присутствие необнаруженного объекта. Каждая категория предлагает уникальную информацию, которая помогает нам понять сложность этих драгоценностей Вселенной.
Несмотря на всю эту эволюцию, эти удивительные множественные системы также доступны астрономам-любителям. В дополнение к Мицар и Алькорв Большой Медведице, которую можно увидеть даже невооруженным глазом, есть и другие, не менее известные, которые легко наблюдать в телескоп:
- Альфа Центаврав созвездии Центавра, состоит из Альфа Центавра A и B, а также третьей, называемой Проксима Центавра, которая является ближайшей к Земле звездой, находящейся всего в 4,5 световых годах от нас.
- Эпсилон Лирав созвездии Лиры, представляет собой четверную систему, образованную двумя двойными звездами, которые можно увидеть в телескоп.
- Самая яркая звезда Крузейру-ду-Сул, также называемая Звезда Магелланана самом деле представляет собой систему, состоящую как минимум из 3 звезд, из которых две самые яркие можно легко увидеть в телескоп.
- Кроме, конечно, знаменитого Сириус, самая яркая звезда ночного неба представляет собой двойную систему. Но высокая яркость Сириуса А затрудняет наблюдение за его спутником для астрономов-любителей.
Но это лишь некоторые из самых известных кратных звездных систем. Спустя более чем четыре столетия после наблюдения, очаровавшего Бенедето Кастелли и Галилея Галилея, научные исследования позволяют нам оценить, что около половины звезд в нашей галактике принадлежат к множественным системам, образованным как минимум двумя звездами. Это означает, что фантастический полдень, подобный тому, что был на Татуине из саги «Звездные войны», может быть таким же обычным явлением, как заход нашего единственного Солнца здесь, на Земле.