Время Большой Медведицы. Весеннее небо
Весна — лучшее время для наблюдения Большой Медведицы, пожалуй, самого известного созвездия Северного полушария, семь ярких звёзд которого складываются в знакомую всем фигуру, напоминающую ковш с ручкой. Хотя это созвездие находится в стороне от Млечного Пути, в нём можно найти достаточно объектов, интересных для наблюдения как профессионалам, так и любителям.
Созвездие Большой Медведицы (на латыни Ursa Major, сокращение UMa) одно из самых древних. Исследователи считают, что греческое название Арктос (медведь) пришло ещё из охотничьих времён. Созвездие — парадоксальное. С одной стороны, оно имеет большой размер, занимая на небе по площади третье место из 88 созвездий, лишь немного уступая Гидре и Деве, и, соответственно, шестое место по количеству видимых невооружённым глазом звёзд — 125 звёздной величиной больше 6m. С другой стороны, самые блистательные звёзды неба обошли его стороной. Три самые яркие звезды созвездия Алиот (ε), Дубхе (α) и Алькаид (η) имеют блеск всего лишь около 1,8m и в списке ярчайших звёзд занимают места с 32-го по 38-е. Зато по количеству представителей в списке 300 самых ярких звёзд неба с блеском выше 3,55m Большая Медведица занимает уверенное второе место с 14-ю звёздами, опережая даже великолепный Орион (11) и на одну звезду уступая более южному Скорпиону.
Характеристики звёзд ковша Большой Медведицы
(ВЗВ — видимая звёздная величина, S — расстояние до Земли, Т — температура, L, М, R — светимость, масса и радиус в солнечных единицах)
Ещё один загадочный штрих: в созвездии обнаружено необычно малое количество переменных звёзд. На ноябрь 2020 года — 502 звезды, то есть 0,39 звезды на квадратный градус, а это 73-е место среди 88 созвездий. Если сравнивать с соседями, то получается немного больше, чем у Льва (0,37) и Малого Льва (0,34), но значительно меньше, чем у Гончих Псов (1,03) и Жирафа (0,81). Причём такую низкую плотность переменных звёзд на небе нельзя объяснить тем, что мы смотрим в направлении, близком к перпендикулярному к плоскости галактического диска. Северный полюс Млечного Пути действительно находится неподалёку, в созвездии Волосы Вероники, но там плотность переменных звёзд значительно выше (1,23).
Большая Медведица видна на территории России круглый год. Лишь на самом юге страны осенью часть созвездия ненадолго заходит за горизонт. Однако наилучшее время для наблюдения наступает в марте и апреле, когда оно кульминирует близко к зениту. «Большой ковш» поднимается в зенит в диапазоне широт 49—62о, где, в частности, расположена и Москва.
Благодаря легко узнаваемому ковшу Большую Медведицу легко найти на небе и удобно использовать для нахождения других созвездий и ярких звёзд. Традиционно крайнюю «стенку» ковша, звёзды Мерак (β) и Дубхе (α), используют для нахождения Полярной звезды, указывающей направление на север. Если взять расстояние между ними за единицу и мысленно провести линию через эти звёзды, то через пять единиц мы обнаружим Полярную звезду. Задачу упрощает то, что в этой области неба яркая звезда только одна — Полярная, так что расстояние можно откладывать достаточно грубо. Если же провести эту прямую в другую сторону на единичку дальше, то попадём в созвездие Льва недалеко от Регула. Прямая от Мицара через Полярную далее на то же расстояние приведёт нас к Кассиопее, а дальше к Андромеде. На продолжении дуги, построенной через три звезды ручки ковша, лежит Арктур (созвездие Волопаса). Нос Большой Медведицы смотрит на созвездие Рыси, а за ним — на Возничего с блистательной Капеллой.
Характеристики звёзд ковша Большой Медведицы сведены в таблицу, где приведены последние результаты, полученные различными космическими телескопами.
Буква «р» в спектральном классе Алиота означает, что спектр звезды необычен (пекулярная звезда). В нём видны крайне странные спектральные линии, которые колеблются c периодом в 5,1 дня. Сначала в этом винили спутник, но исследования последнего десятилетия показали, что это период вращения самой звезды. Странный спектр объясняется тем, что магнитное поле звезды перпендикулярно оси её вращения, из-за чего элементы в её атмосфере сортируются по магнитным свойствам и по-разному преломляют свет различных частот.
Дубхе — двойная звезда, второй компонент которой расположен близко (3,5—8,5 а. е.) к основной звезде, что затрудняет его наблюдение и определение параметров. Предположительно, это бело-жёлтый карлик спектрального класса F7 с блеском 4,9m, массой до 1,6 M☉ и периодом обращения — 44,4 года. Из-за близкого расположения компонентов система — кандидат на сверхновую типа Ia в далёком будущем.
Алькаид, который также называют Бенетнашем, — одна из самых горячих звёзд, видимых невооружённым глазом. Обладает мощным рентгеновским излучением.
Система Мицар—Алькор известна с древности. Расстояние между ними около 12′ (0,3—1,8 св. года). Существуют легенды, что в старину по способности разглядеть Алькор проверялась особая острота зрения воинов и охотников. Хотя, скорее, речь надо вести о нормальности зрения. Дискуссии о том, входят ли эти звёзды в общую звёздную систему или их близость случайна, велись на протяжении сотен лет. Точку в этом вопросе, похоже, поставило исследование 2009 года астрономов Рочестерского университета (США), установившее их связь. Таким образом, Мицар и Алькор образуют вторую после Кастора (α Близнецов) известную шестикратную звёздную систему.
Мицар — четверная звёздная система, разбитая на 2 пары, в оптический телескоп она видна как двойная звезда. Первая пара Мицар А (ζ1) имеет практически идентичные компоненты (Аа, Ab), представляющие собой Аp звёзды. Период их обращения 20,5 дня. У второй пары Мицар В (ζ2) блеск 3,9m, суммарная масса 2,1 солнечной и период обращения 6 месяцев. Это так называемые Am звёзды. Все четыре звезды имеют высокое содержание некоторых металлов. Расстояние между парами 380 а. е. (15″) и период обращения несколько тысяч лет.
Мицар — первая двойная звезда, открытая астрономами. Сделал это, скорее всего, итальянский физик и математик Бенедетто Кастелли, который в 1617 году попросил своего друга и учителя Галилео Галилея понаблюдать за ней. Затем Галилей оставил подробный отчёт о двойной звезде. В свою очередь, Мицар А стал первой спектроскопической двойной системой, то есть обнаруженной по изменению спектра. Открыл её Эдвард Пикеринг в 1887 году, а расчёты сделала одна из первых женщин-астрономов Антония Мори, о которой немного рассказано в статье «Время Возничего. Зимнее небо» (см. «Наука и жизнь» № 12, 2020 г.).
В 2009 году у Алькора сразу две группы астрономов обнаружили звезду-компаньон Алькор В, красный карлик с видимой величиной 8,8m.
Наблюдение за Мераком в инфракрасном диапазоне выявило избыточное излучение, которое означает существование околозвёздного диска из вещества, подобного обнаруженным вокруг Фомальгаута и Веги. Исследования 2007 года дали для этого диска температуру 120 К, массу около 0,27% массы Земли и центр в радиусе 47 а. е. от звезды.
Фекда первоначально считалась астрометрической двойной звездой, то есть невидимый компонент заставлял основную звезду двигаться вокруг точки (центра масс системы), в которой ничего нет, с периодом 20,5 лет. Только в 2012 году астрономы выяснили, что вторичная звезда имеет температуру 4780 К, массу 0,8 и светимость 0,4 солнечных.
Самая тусклая звезда ковша Мегрец считается визуально-кратной, поскольку в непосредственной близости от неё (в пределах 15 св. лет) присутствуют пять неярких звёзд, её спутниками не являющиеся.
За исключением Дубхе и Алькаида, звёзды ковша совместно движутся к общей точке в Стрельце. Вместе с другими подобными звёздами они называются Движущейся группой Большой Медведицы (Collinder 285) и занимают в пространстве область длиной около 30 св. лет и шириной около 18 св. лет. Ядро группы включает 14 звёзд. Таким образом, Большая Медведица, в отличие от большинства созвездий и астеризмов, во многом состоит из связанных звёзд, возникших, видимо, из одного молекулярного облака. Их возраст — около 500 миллионов лет. Исследование 2003 года на основе данных, собранных спутником Hipparcos, выявило ещё свыше 40 звёзд в окрестности Солнца, широко разбросанных по небу (от Цефея до Южного Треугольника), которые, вероятно, тоже члены этой группы. Их часто называют потоком Большой Медведицы. Наша Солнечная система находится на окраине этого потока, простирающегося на сотню световых лет от основной группы, но не входит в его состав, поскольку примерно в 15 раз старше. Из известных членов потока можно назвать Менкалинан (β Возничего) и Альфекку (α Северной Короны).
Из других звёзд отметим очень похожую на Солнце звезду 47 UMa (с 2015 года — Чалаван) с видимой величиной 5m и удалённую от нас на расстояние 46 св. лет. Это жёлтый карлик спектрального типа G1 с массой 1,08M☉, радиусом 1,17R☉ и светимостью 1,48L☉. Она чуть горячее Солнца (5887 К) и имеет на 10% большую металличность. Возраст около 6 миллиардов лет, хотя известны оценки в интервале от 4,4 до 8,7 миллиарда лет. В 1996, 2003 и 2010 годах около неё были открыты три экзопланеты с массами от 1,6 до 2,9 масс Юпитера. В Солнечной системе две из них располагались бы в интервале от Марса до Юпитера, а третья — немного дальше Сатурна. Самое главное, что моделирование допускает существование планеты земного типа на стабильной орбите в обитаемой зоне 47 UMa, хотя близкие планеты-гиганты и осложняют ситуацию. Впрочем, было также высказано предположение, что отражение света и инфракрасное излучение гигантской планеты 47 UMa b, наряду с влиянием приливов, могут согреть любые спутники на её орбите, чтобы они стали пригодными для жизни, несмотря на то, что сама планета находится за пределами общепринятой обитаемой зоны. Так что эта звезда даже была включена в список 100 целей отменённой в 2011 году программы НАСА по поиску внесолнечных планет земной группы.
К звезде 47 UMa, наряду с другими адресатами, евпаторийским 70-метровым радиотелескопом (Крым) было послано два сообщения к внеземному разуму (METI), предложенные известным российским радиоастрономом из ИРЭ РАН Александром Леонидовичем Зайцевым (