Древние астрономы считали Тету Эридана ярче на протяжении тысячи лет. Теперь мы знаем, почему

Звезда Тета Эридана окружена исторической загадкой. Птолемей во II веке н.э. и аль-Суфи в 964 году н.э. оба записали Тету Эридана как одну из тринадцати самых ярких звезд на небе. Возможно, это же утверждение сделал и Гиппарх. Однако есть одна проблема: чтобы Тета Эридана была одной из тринадцати самых ярких звезд, она должна была быть гораздо более светящейся, чем сегодня.

Тета Эридана — это звездная система, расположенная примерно в 167 световых годах от Земли. Хотя древние астрономы считали ее одной звездой, итальянский астроном Джузеппе Пиацци в 1814 году определил ее как бинарную. Тета 1 Эридана является основной звездой, а Тета 2 Эридана — вторичной. Однако современные наблюдения с мощными телескопами показали, что Тета 1 Эридана на самом деле представляет собой очень тесную бинарную систему, и вместе они называются Тета Эридана Aa (историческая основная звезда) и Ab (ее близкий спутник). Таким образом, Тета Эридана на самом деле является тройной звездной системой, и этот факт ключевой для понимания ее временной яркости, наблюдаемой на протяжении тысячи лет.

Тета Эридана имеет визуальную величину V=2.9, где V обозначает визуальную яркость. Астрономы измеряют яркость звезд различными способами, и визуальная шкала отражает то, что видят человеческие глаза. Шкала визуальной величины обратная и логарифмическая, поэтому, например, Солнце имеет колоссальную величину V = -26.74, а Сириус, самая яркая звезда на небе после Солнца, — V = -1.46.

Хотя Тета Эридана никогда не была такой яркой, как Сириус, она, судя по записям Птолемея и аль-Суфи, должна была быть значительно ярче, чем сейчас. Как именно она достигла такой яркости, стало темой нового исследования под названием "Забытая яркая звезда: Тета Эридана как тысячелетний звездный транзит, наблюдаемый Гиппархом, Птолемеем и аль-Суфи", доступного на arxiv.org. Авторы исследования — Идель Уайсберг и Боаз Кац, последний из которых работает в Отделе физики частиц и астрофизики Вейцмановского института науки в Израиле.

"Тета Эридана была упомянута как одна из тринадцати самых ярких звезд в видимом ночном небе Птолемеем в 137 году н.э. и аль-Суфи в 964 году н.э., помимо того, что Гиппарх около 129 года до н.э. описал ее как особенно яркую звезду", — пишут авторы. "Это резко контрастирует с ее современной и относительно скромной яркостью V=2.9. Разница с древними наблюдениями была предметом споров на протяжении более ста лет."

Авторы исследования подсчитали, что древняя яркость Теты Эридана составляла V ≈ 0.2, в то время как сейчас она равна V = 2.9. "Разница между ее исторической и современной визуальной величиной ΔV∼2.7 является наивысшей среди примерно 1000 звезд в Альмагесте," — отмечают авторы, ссылаясь на работу Птолемея II века о звездах и планетах. Поскольку шкала логарифмическая, это означает, что Тета Эридана была в 12 раз ярче, чем сейчас.

В своей работе авторы использовали интерферометрические, спектроскопические и фотометрические данные из различных обсерваторий и телескопов, чтобы определить орбитальные параметры, радиусы и массы близкой внутренней бинарной системы Тета Эридана Aa+Ab. Они обнаружили, что это близкая эксцентрическая бинарная система с малой полуосью большой оси au = 0.083. Это меньше 1/10 расстояния между Землей и Солнцем. С эксцентриситетом орбиты 0.105, орбита имеет легкую овальную форму. Обе звезды имеют промежуточные массы и немного больше и горячее Солнца. Aa имеет массу около 2.3 солнечных масс, в то время как Ab — около 2.2 солнечных масс, так что они почти близнецы.

Все эти измерения объясняют, что происходило с Тетой Эридана около 1000-2000 лет назад, как это записали Птолемей и аль-Суфи. Ее временная яркость была результатом этих факторов, которые авторы называют "замечательным набором звездных параметров."

"Историческое увеличение яркости Теты Эридана было вызвано тысячелетней транзитной фазой, активированной извлечением орбитальной энергии во время длительной стадии "общей оболочки", — объясняют исследователи. "Чтобы изучить возможный механизм для транзита, мы отмечаем еще два интригующих факта о бинарной системе. Первый состоит в том, что основная звезда Aa близка к заполнению своей оболочки Роша."

В целом, это создает картину, в которой основная звезда заполнила свою оболочку Роша, что вызвало перенос массы на меньшую звезду. Это высвободило орбитальную энергию, которая увеличила яркость звезды на протяжении веков. В настоящее время система успокоилась и установилась в менее эксцентричную конфигурацию.

"Мы также обнаружили, что основная звезда находится в очень особой фазе своей эволюции, в которой она только что завершила сжигание водорода в ядре," — пишут авторы. Этот факт хорошо вписывается в общую картину. Когда главная звезда завершает сжигание водорода в ядре, она становится красным гигантом. Она не становится горячее, но расширяется. А с увеличением площади поверхности увеличивается и яркость.

Если это произошло с Тетой Эридана, вероятно, это могло произойти и в других системах. На самом деле, это может быть довольно распространенным явлением в близких бинарных системах.

"Открытие и характеристика большего числа бинарных систем, проходящих через такой процесс в современных фотометрических наблюдениях, имеют потенциал для лучшего понимания того, что может быть повсеместной, кратковременной, но определяющей фазой в эволюции близких бинарных систем," — заключают авторы.