Время Лебедя. Летнее небо
С наступлением лета широко распахнуло в вышине свои крылья созвездие Лебедя. Пять самых ярких его звёзд образуют фигуру креста, вытянутого вдоль полосы Млечного Пути, делая созвездие одним из самых узнаваемых. С древности у разных народов оно ассоциировалось с летящей птицей, раскинувшей крылья по обе стороны Млечного Пути. Благодаря столь удачному расположению в созвездии можно найти много интересных любителям астрономии объектов для наблюдения. А ещё именно в направлении созвездия Лебедя движется Солнечная система вокруг центра Галактики, что должно приводить к встречному ветру тёмной материи. Возможно, когда-нибудь с его помощью эту неуловимую субстанцию удастся обнаружить.
Созвездие Лебедя (на латыни Cygnus, сокращение Cyg) со своим 16-м местом из 88 созвездий по размеру делит тем не менее первое место с Кентавром (Центавром) по количеству видимых невооружённым глазом звёзд — 150 ярче 6m. Было бы больше, если бы не тёмные газопылевые облака, скрывающие от нас большую часть Млечного Пути. Их называют Большим Провалом, или Большим Разломом, который в видимом свете выглядит тёмной полосой, накрывающей около трети наблюдаемой с Земли полосы Млечного Пути. Начинается Большой Разлом как раз в созвездии Лебедя, где носит название Провал в Лебеде, или Северный Угольный Мешок, затем он проходит через созвездия Орла, Змееносца и Стрельца. В последнем он скрывает от землян галактический центр (см. «Время Стрельца. Летнее небо», «Наука и жизнь» № 6, 2020 г.). По имеющимся оценкам, эти газопылевые облака имеют массу около миллиона солнечных и простираются примерно на 3000 св. лет от Солнечной системы.
На территории России созвездие Лебедя видно круглый год, однако кульминации оно достигает 29 июня, так что наилучшие условия наблюдения у него с начала лета до середины осени. На средних широтах оно находится в области зенита после полуночи. Узнать созвездие легко по характерной фигуре, получившей название «Северный крест», которую образуют пять ярчайших звёзд: Альбирео (β) — клюв Лебедя, Денеб (α) — хвост, Садр (γ) — туловище, от которого отходят крылья Альджана (ε) и δ. Их характеристики сведены в таблицу, где приведены последние результаты, полученные различными космическими телескопами.
Денеб (альфа Лебедя, α) — девятнадцатая по яркости звезда земного неба и самая далёкая из 30 ярчайших звёзд, из-за чего точное расстояние до неё определено с большой погрешностью. В таблице приведено принятое расстояние 2615±215 св. лет, полученное с помощью множества различных методов. Однако расчёт, проведённый по данным астрометрического спутника Hipparcos в 2008 году, даёт оценку наиболее вероятного расстояния значительно меньше — 1550 св. лет. Соответственно, существует разброс и в определении других характеристик сверхгиганта. Тем не менее можно утверждать, что Денеб относится к звёздам с очень большой светимостью (среди известных в настоящее время звёзд он занимает место в середине шестого десятка). За один день он излучает энергии столько, сколько Солнце примерно за полторы сотни лет. А его звёздный ветер уносит массу, равную массе Земли, каждые 500 лет, что в 100 000 раз больше, чем у Солнца. Размер главной звезды Лебедя примерно равен диаметру орбиты Земли, что делает его также одной из крупнейших звёзд.
Так уж получилось, но звёзды с чрезвычайно большой светимостью имеют значительно меньшую видимую величину. Любопытно, что в областях звездообразования, окруживших Садр, можно найти сразу несколько таких звёзд. Р Cyg (4,8m) относится к редкому классу ярких голубых переменных (LBV) и светит как 610 000 Солнц. К юго-востоку от неё расположена одна из самых горячих среди известных звёзд WR 142 (12,9m) с температурой порядка 200 000 К и светимостью 912 000 L☉. Чуть восточнее скопления М 29 находится звезда KY Cyg (11,1m), по данным 2020 года её светимость может достигать 270 000L☉, а радиус 1 000 R☉. С другой стороны Садра расположено гигантское молекулярное облако Лебедь Х — обширная область звездообразования (видимый размер 60,0′, в два раза больше диаметра полной Луны) с множеством молодых звёзд. В неё входит, в частности, OB2 — ассоциация из примерно сотни чрезвычайно ярких и массивных звёзд. Она в десять раз массивнее туманности Ориона, которую легко разглядеть невооружённым глазом, но, к сожалению, скрыта Провалом. С помощью телескопа там можно найти звезду OB2-12 (11,4m, LBV). По данным 2017 года, её светимость может достигать 1 660 000 L☉, что приближается к верхнему пределу звёздной светимости. Если бы не поглощение из-за пыли, видимые величины двух последних звёзд были бы соответственно 3,3m и 1,5m (как Альбирео и Денеб), и они вошли бы в число ярчайших звёзд созвездия. Любопытно, что название «Лебедь-Х» сохранилось от открытого там в 1952 году мощного космического радиоисточника. До всех перечисленных звёзд 5000—6000 св. лет.
Но вернёмся к Денебу. Астрономам он интересен своей эволюцией. Будучи первоначально звездой класса О главной последовательности с массой примерно 23М☉, он теперь, исчерпав водород в ядре (такие звёзды «сгорают» быстро), расширился, превратившись в сверхгигант. А вот дальше для звёзд подобной массы возможны два варианта. Либо Денеб превратится в очень яркий красный сверхгигант, который через несколько миллионов лет взорвётся сверхновой типа II, либо, потеряв верхние слои, сожмётся, став опять горячей звездой, которую в будущем тоже ждёт взрыв сверхновой, но уже типа Ib или Ic. Так что наблюдения за Денебом, возможно, дадут астрофизикам новую информацию об эволюции звёзд такой массы.
Денеб — прототип переменных звёзд типа альфа Лебедя, для которых характерны нерегулярные быстрые пульсации малой амплитуды. Их причина до конца не изучена, хотя переменность альфа Лебедя была обнаружена ещё 1910 году. Анализ лучевых скоростей выявил у него 16 различных режимов гармонических пульсаций с периодами от 6,9 до 100,8 суток и изменением блеска в пределах от 1,21m до 1,29m.
Вторая по яркости звезда созвездия, сверхгигант Садр (гамма Лебедя, γ), окружена большой и достаточно яркой эмиссионной туманностью IC 1318, известной также под названиями туманность гамма Лебедя или туманность Бабочка. Однако она физически не связана с Садром, поскольку расположена далеко за ним, на расстоянии около 4900 св. лет. Подсвечивает туманность близлежащая голубая звезда класса O9, которая скрыта от нас межзвёздной пылью, и потому о ней мы знаем мало.
Звезда эпсилон Лебедя (ε) ранее имела собственное имя — Дженах (Gienah, можно встретить написание Гиенах), но оно чаще применялось к гамме Ворона (γ Crv). Поэтому в 2017 году Международный астрономический союз утвердил для неё новое название Альджана (Aljanah), сохранив старое за γ Crv.
Дельта Лебедя (δ) — тройная звезда. Второй компонент δ Cyg B (6,33m) — жёлто-белая звезда F-типа со светимостью 6L☉ и массой примерно в 1,5М☉. Главные компоненты обращаются вокруг общего центра масс на среднем расстоянии 157 а. е. с периодом 780 лет. Их можно различить в любительский телескоп среднего размера. Расположенный гораздо дальше третий компонент — оранжевая звезда типа К значительно тусклее (12m), её светимость 0,38L☉, а масса 0,7М☉.
И, наконец, пятая по яркости звезда созвездия — Альбирео (β) — очень красивая двойная звезда с разными цветами компонентов, легко различимых даже в небольшой телескоп. Благодаря этому она популярна среди астрономов-любителей. Главный компонент Аа — оранжевый гигант, а второй В — более тусклая синяя (сапфировая) звезда, расположенная в 34″ к северо-востоку. Правда, до сих пор идёт спор о том, образуют ли они настоящую двойную систему с очень большим периодом обращения, около 100 000 лет, или это просто близкие независимые звёзды. В работе, появившейся на сайте arxiv.org 1 января 2021 года, принято, что они всё же компаньоны. В ней также делается предположение, что Альбирео A сама является тесной тройной системой, которую можно разрешить только методами интерферометрии. О том, что β Cyg А — тесная двойная звезда, где компоненты Аа и Ас разделены 0,125″, было известно ещё с 1980 года.
Пожалуй, наиболее известный объект созвездия — яркий рентгеновский источник, получивший название Лебедь X-1 (Cyg X -1). Он был открыт в 1964 году во время суборбитального полёта ракеты и до сих пор остаётся одним из самых сильных источников рентгеновского излучения, видимых с Земли. Cyg X -1 представляет собой массивную двойную систему, главный компонент которой — голубой сверхгигант HDE 226868 (8,95m, 7200 св. лет, 40,6M☉, 22R☉, 420 000L☉, 31 000 К), а второй компонент — очень компактный спутник массой 21,2M☉, обращающийся на расстоянии всего 0,16 а. е. (для сравнения Меркурий удалён от Солнца на 0,38 а. е.) с периодом 5,6 дня. Значения даны в соответствии с упомянутой публикацией 2021 года, использующей данные самого большого в мире радиоинтерферометра VLBA (США). Отыскать систему можно недалеко от звезды η Cyg, рядом с туманностью Тюльпан (Sh2-101, 9m).
Спутник в системе Cyg X-1 примечателен тем, что стал первым объектом, в котором астрофизики заподозрили чёрную дыру. Доказательство этого искали довольно долго во всём мире. (В начале 1980-х годов я, будучи студентом, тоже принимал участие в наблюдениях за Cyg X -1 на радиотелескопе полигона НИРФИ «Карадаг» в Крыму. Моя работа заключалась в том, чтобы вручную, с помощью штурвалов, разворачивать телескоп вслед за источником по координатам.) В 1974 году Стивен Хокинг заключил шуточное пари с будущим Нобелевским лауреатом по физике 2017 года Кипом Торном, что Cyg Х-1 — не чёрная дыра, но в 1990 году вынужден был признать поражение. Прямых доказательств найдено не было, но целый ряд косвенных данных свидетельствовал в пользу этой гипотезы. Рентгеновское излучение в таком случае объясняется тем, что вещество сверхгиганта-донора, падая на чёрную дыру диаметром порядка 50 км, служит материалом для аккреционного диска вокруг неё. Вещество в диске нагревается до миллионов градусов, генерируя наблюдаемые рентгеновские лучи. Свой вклад в излучение вносят и два джета, бьющих в перпендикулярных к диску направлениях.