Наука и жизньНаука

Чудесная

Алексей Понятов, кандидат физико-математических наук

Тебя зовут божественною, Мира,
Царицею в созвездии Кита.
Таинственна, как талисманы Пирра,
Твоей недолгой жизни красота.
<…>
Но ты живёшь. Ты меркнешь,
умираешь —
И вновь горишь. Как феникс
древних дней,
Чтоб возродиться к жизни —
ты сгораешь.

И. А. Бунин. Мира, 1903.

В скромном созвездии Кит расположилась одна из самых удивительных звёзд нашего неба — Мира. Она то ярко вспыхивает, становясь на первое-второе места в созвездии, то полностью исчезает из виду. Неудивительно, что Мира стала первой открытой переменной звездой, привлёкшей к себе внимание многих выдающихся астрономов, но разгадать её поведение астрофизики смогли только через три с лишним столетия после открытия, во второй половине XX века. А в настоящее время её именем назван самый распространённый вид переменных звёзд, часть которых может дополнить цефеиды в качестве стандартных свечей для измерения космических расстояний.

Первая переменная звезда

Протестантский пастор в местечке Рестерхафе в Германии Давид Фабрициус имел странное для священника хобби — в свободное время он занимался астрономией. И не просто поглядывал на небо, а вёл серьёзные систематические наблюдения, информируя письмами коллег-астрономов о результатах. Он состоял в переписке с выдающимися астрономами своего времени, включая Тихо Браге и Иоганна Кеплера. Браге даже предлагал ему приехать и работать с ним, а Кеплер считал Фабрициуса лучшим наблюдателем в Европе после смерти Тихо Браге в 1601 году. Интересно, что эта известность ему забавно аукнулась через два века. В 1865 году в романе «С Земли на Луну» Жюль Верн написал: «В семнадцатом веке некто Давид Фабрициус хвалился тем, что видел собственными глазами жителей Луны».

О степени уважения современников к пастору говорит то, что Кеплер даже обсуждал с ним свой вывод первых двух законов движения планет, получивших позднее его имя. В продолжавшейся более восьми лет переписке некоторые письма Фабрициуса с критикой и указанием слабых мест в аргументации Кеплера достигали 40—50 страниц. Правда, пастор так и не принял эллиптических планетарных орбит, и обиженный Кеплер в 1609 году разорвал переписку.

13 августа 1596 года Фабрициус решил понаблюдать яркую планету в созвездии Овен. Он ошибочно посчитал её Меркурием, но позднее выяснилось, что это был Юпитер. Современный человек может пренебрежительно подумать: «Тоже мне профессионал! Так перепутать!» Но надо же понимать, что Фабрициус смотрел на небо невооружённым глазом и атласов, а уж тем более компьютерных планетариев, у него не было. Да и Меркурий в этом месте, действительно, был, только парой месяцев ранее. И быстро «сбежал».

В поисках опорной звезды для сравнения положений пастор обратил внимание на яркую звезду по соседству, в созвездии Кит^*, а через два месяца неожиданно обнаружил, что она исчезла. Фабрициус посчитал её новой, о чём и сообщил Тихо Браге. Здесь надо пояснить, что понятие новой звезды появилось незадолго до этого момента. 11 ноября 1572 года Тихо Браге заметил в созвездии Кассиопея необычайно яркую звезду, которой раньше не было, а через 17 месяцев она исчезла. В то время ещё сохранялись представления, что звёзды — объекты неизменные, а всё изменчивое на небе — это атмосферные явления. Но Тихо Браге, проведя измерения, выяснил, что этот объект со временем не показывает параллакс и не меняет положения относительно неподвижных звёзд. Тем самым он доказал, что наблюдаемое светило — звезда. В 1573 году Браге опубликовал о ней книгу «De nova stella», введя в астрономию термин «nova» — «новая» для возникших, а затем погасших звёзд. Уже в XX веке стало понятно, что он на самом деле видел сверхновую (она теперь носит имя Тихо Браге), но для нашего рассказа различия в природе вспыхнувших звёзд не важны.

* Подробнее о созвездии Кит см. статью: А. Понятов «Время Кита. Осеннее небо», «Наука и жизнь» № 9, 2024 г.

Открытие Браге, которое показывало, что звёзды могут загораться и гаснуть, было очень важно для астрономии и формирования картины мира. Оно сделало имя автора широко известным. Так что неудивительно, что эту книгу читал и Фабрициус. Обнаружение ещё одной новой подтверждало вывод Браге и было значимым событием, а потому пастор поспешил сообщить об этом Тихо. Однако Фабрициус ошибся, звезда не исчезла, а лишь на время сбавила блеск. Но он, как и Тихо, был одним из последних наблюдателей дотелескопной эры, а невооружённому глазу звезда стала не видна. Телескоп же будет изобретён лишь в 1608 году. Уверенность, что он имеет дело с новой звездой, подвела Фабрициуса, он перестал наблюдать за ней и упустил шанс уже тогда стать первооткрывателем переменных звёзд.

Следующим на эту звезду наткнулся другой немецкий астроном Иоганн Байер, который известен тем, что ввёл систему обозначений звёзд с помощью греческих букв. В 1603 году он издал звёздный атлас «Уранометрия», который впервые охватил всю небесную сферу. Там, оценив звёздную величину нашей звезды как пятую, он присвоил ей лишь пятнадцатую букву греческого алфавита «омикрон». Видимо, ему не повезло увидеть её во всём блеске. Звезду Фабрициуса Байер в ней не распознал. Более того, он даже не обратил внимания, что она не присутствует в каталоге Птолемея. В ходе работы над атласом Байер не проводил длительных наблюдений, а потому шанс открыть переменность звезды от него тоже ускользнул.

А затем удача вновь улыбнулась Фабрициусу. Причём ситуация повторилась. Он опять решил понаблюдать за Юпитером в созвездии Овен, где у того в марте 1609 года должны были состояться соединения с Марсом и Венерой, и в феврале с удивлением обнаружил пропавшую 12 лет назад звезду. Её возрождение привело пастора в восторг, ведь такого никто ранее не наблюдал. В письме Кеплеру он даже назвал звезду на латыни «res mira» — чудесной вещью. В будущем слово «мира», которое можно также перевести как удивительная и замечательная, станет её именем. (Я предпочитаю перевод «чудесная», поскольку и в современном английском языке однокоренное слово «miracle» продолжает означать «чудо».) Такое название связано с тем, что долгое время она оставалась единственной звездой со столь большим изменением блеска. Однако, открыв первую в истории астрономии переменную звезду, Фабрициус не допустил мысли, что её изменчивость может быть периодичной, а потому измерением периода не озадачился. Кстати, итальянский астроном и математик Джеминиано Монтанари, открывший в 1667 году вторую переменную звезду, точнее, обнаруживший изменение блеска у давно известной звезды — Алголя (β Персея), повторил ошибку Фабрициуса, тоже не подумав о возможной периодичности. Лишь в 1639 году фризский астроном Ян Фокилид установил, что Мира исчезала и появлялась с периодом примерно в 330 дней. Более точное значение периода в своей книге 1667 года привёл парижский астроном Исмаэль Буйо. У него получилось 333 дня, всего на один день больше современного значения в 332 дня. Возможно, что он и не ошибся, поскольку период может немного меняться со временем. Но вот инерция мышления! Буйо продолжает называть её новой звездой, хотя уже Фабрициус догадывался, что перед ним нечто другое.

Астроном Ян Гевелий из Данцига, автор каталога из 1564 звёзд и знаменитого атласа созвездий «Уранография», настолько заинтересовался необычной звездой, что наблюдал за ней более 20 лет — с 1659 по 1682 год. Именно благодаря его трактату «Historiola Mirae Stellae» («История чудесной звезды») 1662 года звезда получила современное название «Мира», хотя в самой книге на изображении созвездия она всё ещё подписана «Nova».

Звезда-невидимка

В настоящее время известно, что максимальная яркость Миры нестабильна и, по достоверным измерениям, меняется от 2^m до 4,9^m в разных циклах. Возможно, самой яркой (~1,3^m) её наблюдал будущий первооткрыватель Урана Уильям Гершель, посвятивший Мире свою первую научную статью, зачитанную в Королевском обществе 11 мая 1780 года. Там он написал, что 9 ноября 1779 года блеск Миры был почти равен блеску Альдебарана (α Тельца, 0,85^m). Поскольку самые яркие звёзды созвездия Кит: Дифда (β, 2,0^m) и Менкар (α, 2,5^m), то можно сделать вывод, что Мира часто была среди самых ярких звёзд созвездия, а примерно раз в 20 лет даже становилась второй. Тем не менее во всех известных дотелескопических каталогах (Птолемея, ас-Суфи, Улугбека и Тихо Браге) о ней нет никаких упоминаний. Что касается Гиппарха, то существует предположение, что в единственной дошедшей до нас его работе «Комментарий к феноменам Евдокса и Арата» Мира упоминается, но это не доказано. К тому же отсутствие Миры у Птолемея, использовавшего каталог Гиппарха, говорит о том, что в него Мира тоже не включена. Имеются также три сообщения в китайских и корейских хрониках о новых звёздах, которые могут на самом деле быть Мирой, но это тоже не доказано.

Почему же никто из астрономов древности и Средневековья не замечает столь яркую звезду, хотя они отмечают значительно более тусклые? Прямо звезда-невидимка какая-то! Причина, на мой взгляд, связана с сильной изменчивостью Миры. Само по себе изменение блеска небесного светила не лишает его в глазах древних астрономов права называться звездой. Так, вряд ли они не заметили изменение блеска Алголя более чем на одну звёздную величину (об этом давно ведётся дискуссия^*), однако Алголь фигурирует во всех каталогах.

* См. статью: А. Понятов «Мигающая», «Наука и жизнь» № 3, 2018 г.

Но у Миры есть важное отличие от Алголя: она две трети времени (примерно 230 дней из 332) имеет видимую звёздную величину менее 6^m, а значит, не различима невооружённым глазом. Алголь же даже в минимуме блеска (3,4^m) остаётся хорошо видимым. Объект, который то виден, то не виден, скорее всего, не воспринимался древними астрономами как звезда, которой положено быть на небесной сфере постоянно. Вот и не попала Мира в каталоги. Возможно, если бы подобных звёзд было несколько, ситуация была бы иной, но Мира — единственная достаточно яркая звезда с таким изменением блеска, доступная невооружённому глазу.