Время Льва. Зимнее небо
Этой зимой мы поговорим об одном из самых крупных зодиакальных созвездий — созвездии Лев, и это при том, что его сильно «обокрали» астрономы, сделав из львиных звёзд сразу три созвездия. Но даже в урезанном виде там есть на что посмотреть астроному-любителю, тем более, что зимнее солнцестояние, которое произойдёт 21 декабря, принесёт самые длинные ночи в году. Пусть только повезёт с погодой!
Лев (на латыни Leo) — крупное зодиакальное созвездие, по площади занимающее 12-е место из 88 известных созвездий. Любопытно, что оно могло оказаться значительно больше, если бы не астрономы Нового времени. Во II веке, когда был создан «Альмагест» Клавдия Птолемея, в созвездие входил астеризм Кисточка на хвосте Льва, который в настоящее время стал созвездием Волосы Вероники. Первым так назвал этот астеризм в третьем веке до нашей эры греческий астроном Конон Самосский в честь жены египетского царя Птолемея III, которая отрезала свои прекрасные волосы и поместила их в храме Афродиты в благодарность за победу мужа над государством Селевкидов. Но как новое созвездие его впервые показал в 1536 году немецкий астроном Каспар Вопеллий. А с 1602 года оно было официально включено в каталог Тихо Браге. Кстати, это единственное созвездие, носящее имя реального человека. Также Птолемей относил ко Льву звёзды, которые Ян Гевелий в 1687 году присоединил к введённому им созвездию Малый Лев.
По числу звёзд, видимых невооружённым глазом (70 звёзд ярче 6m), созвездие Лев находится всего лишь на 28—31-м месте. Зато по количеству звёзд в списке 300 ярчайших на земном небе (9 штук) оно делит 8—11-е место с Большим Псом и Змееносцем. Среди них пять звёзд ярче 3m. Три из них — α (1,4m), γ (2,1m), ε (2,98m) — вместе с ζ (3,4m) и η (3,5m) образуют астеризм Серп, отмечающий голову и грудь Льва. Астеризм также похож на зеркально отражённый вопросительный знак. Благодаря ему Льва легко найти на небе. В восточной части созвездия выделяется треугольник из ярких звёзд β (2,1m), δ (2,6m) и θ (3,3m), образующий заднюю часть Льва.
Самая яркая звезда созвездия кажется одиночной, но в действительности — она четверная звёздная система, состоящая из двух пар звёзд. То, что главная звезда α Льва Aa (Регул) — спектроскопическая двойная, было обнаружено совсем недавно, в 2008 году. Её компаньон Ab, вероятно, белый карлик (0,3 M☉; 0,06 R☉; 20 000 K), удалённый всего на 6 R☉, так что увидеть его рядом со столь ярким объектом практически невозможно. Период обращения пары вокруг общего центра масс около 40 дней. До этого считалось, что Регул молод, ему всего 50—100 миллионов лет, что оценивалось по его массе, температуре и светимости. Существование компаньона означает, что возраст системы составляет не менее 1 миллиарда лет, требующихся для формирования белого карлика. Такое расхождение может быть объяснено переносом массы с компаньона на изначально меньший Регул.
Вторая пара — тусклые карликовые звёзды главной последовательности: B (8,1m; K2; 0,8 M☉; 0,8 R☉; 0,5 L☉; 4885 K) и C (13,5m; M4; 0,3 M☉; 0,4 R☉; 3242 K), находящиеся на угловом расстоянии 177″ (около 5000 а. е.) от главной звезды, поэтому их можно разглядеть в хороший любительский телескоп. Их разделяет всего 2,5". Возможно, что это остатки внешних слоёв Регула, слетевшие из-за превышения предела скорости вращения.
Субгигант Регул вращается очень быстро, с периодом всего 15,9 часа (для сравнения, период вращения значительно меньшего Солнца — 25 дней). Поверхность звезды на экваторе движется со скоростью около 320 км/с, что близко к критической угловой скорости распада. Если бы она вращалась всего на 14% быстрее, её разорвало бы. Такое вращение приводит к сильно сплющенной форме и так называемому гравитационному потемнению: фотосфера на полюсах Регула имеет температуру на 3000 К выше, чем на экваторе, а единица площади поверхности в пять раз ярче. Это связано с тем, что поток излучения равномерно вращающейся звезды пропорционален разности гравитационного и центробежного ускорений (эффективной гравитации). Кстати, ось вращения звезды перпендикулярна лучу зрения, а значит, мы видим её экватор. Если бы она была повёрнута к нам полюсом, то стала бы ещё ярче. Экваториальный радиус Регула — 4,16 R☉, а полярный — 3,14 R☉.
В 2011 году с помощью интерферометрических измерений на массиве CHARA, телескопы которого расположены на горе Вилсон (Калифорния, США), астрономы впервые непосредственно наблюдали гравитационное потемнение на диске звезды. Ей как раз и стал достаточно близко расположенный Регул. Любопытно, что исследователи обнаружили расхождение с предсказаниями теоремы фон Цейпеля, описывающей эффективную гравитацию, поток излучения и температуру на полюсах и экваторе быстро вращающейся звезды. Её сформулировал шведский астроном Хуго фон Цейпель ещё в 1924 году. Температуры оказались много меньше, чем предсказывается теоремой.