Вега с древности привлекает внимание астрономов

Наука и жизньНаука

Эталонная. Главная струна небесной лиры

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Созвездие Лиры и его соседи. Летний треугольник. Карта создана с помощью программы Stellarium

Сколько человеческих глаз в бесчисленных поколениях любовались этой яркой синей звездой северного неба! … [Люди] мечтали о собратьях на других мирах и прежде всего на Веге — синем солнце.
Иван Ефремов. Туманность Андромеды

Над головой — немая Вега
Из царства сумрака и снега
Оледенела над землёй.
Александр Блок

Летними и осенними ночами на небе северного полушария, высоко над горизонтом блистает яркая бело-голубая звезда — Вега, с древности привлекавшая внимание астрономов. Она стала первой звездой, до которой методом параллакса было определено расстояние, первой сфотографированной звездой и первой звездой, у которой была получена фотография спектра. Вега долгое время служила эталоном для целого ряда астрономических измерений. Кроме того, с ней связано несколько интересных астрофизических открытий. Всё это дало основание в одной из научных статей назвать Вегу самой важной звездой после Солнца. Так это или не так, но она — одна из самых изученных звёзд, интерес к которой сохраняется и по сей день.

Наша космическая соседка Вега (α Лиры) находится в небольшом, но древнем созвездии Лира, притулившемся между Лебедем и Геркулесом. Ещё с одной стороны расположена голова Дракона. Своим названием созвездие обязано музыкальному инструменту героя древнегреческих мифов, певца Орфея, который очаровал пением и игрой самого Аида. Поскольку остальные звёзды в созвездии Лиры значительно тусклее (из четырёх звёзд, образующих параллелограмм созвездия, лишь две звезды достигают 4-й величины), поиск героини нашего рассказа лучше вести от созвездия Лебедя, чью крестообразную фигуру (Северный Крест) найти гораздо проще. Под правым крылом Лебедя и разместилась Вега.

Обладая почти нулевой звёздной величиной (0,026m), Вега занимает пятое место по яркости среди звёзд всего земного ночного неба и второе в северном полушарии после Арктура (α Волопаса, −0,05m), которому, впрочем, она уступает незначительно. Правда, с территории России также можно, хотя и не всегда, наблюдать самую яркую звезду земного неба — Сириус (α Большого Пса, −1,46m), расположенную в южном полушарии, тогда Вега отступает на почётное третье место. Вместе с двумя расположенными неподалёку яркими звёздами Альтаир (α Орла, 0,77m, 6-я по яркости на северном небе) и Денеб (α Лебедя, 1,25m, 9-я) она образует самый заметный в северном полушарии астеризм Летний (Летне-осенний) треугольник, через который проходит полоса Млечного Пути. Такое название в 1934 году он получил по наилучшему времени для наблюдений. Кстати, в Римской империи день, когда Вега пересекала линию горизонта перед восходом Солнца, считался началом осени. Треугольник почти прямоугольный, причём Вега расположена в вершине прямого угла.

Как Сириус, Альтаир и Арктур, Вега — близкая наша соседка, расстояние до неё всего 25 св. лет. Она — одна из ярчайших звёзд в окрестностях Солнца, на расстояниях до 10 парсек. Вега примерно в 40 раз ярче Солнца (Сириус, кстати, ярче всего в 25 раз, но зато ближе) и при этом в 2,1 раза массивнее и в 2,4—2,8 раза больше нашего светила. Она имеет бело-голубой цвет (спектральный класс A0V) и температуру поверхности 8152—10 060 К (различие температур и размеров на полюсе и экваторе обусловлено быстрым вращением). По космическим меркам Вега не очень крупная звезда, и её сильный видимый блеск связан именно с близостью к нам. Небольшая удалённость позволила астрономам измерить до неё расстояние с помощью параллакса и разглядеть её поверхность. Даже астрономы-любители, наблюдая это голубоватое светило в свои скромных размеров телескопы, могут почувствовать реальность утверждения, что звёзды — это далёкие солнца.

Вега приближается к нам со скоростью около 14 километров в секунду, так что в будущем её блеск ещё возрастёт. Примерно через 210 тысяч лет она станет самой яркой звездой неба и будет ею оставаться на протяжении 270 тысяч лет, а через 264 тысячи лет она приблизится на минимальное расстояние к Земле, 13,2 св. года, и её блеск достигнет максимума в −0,81m.

Любопытно, что где-то через 12 тысяч лет Вега станет Полярной звездой северного полушария, то есть примерно на неё будет направлена ось вращения Земли (Вега будет в 5° от этой точки). Произойдёт это из-за поворота оси вращения Земли, называемого прецессией, при котором её конец описывает окружность с периодом около 25 765 лет. Так что 12 тысяч лет до н. э. Вега уже побывала в этом положении.

Столь примечательную, да ещё и близкую звезду не могли обойти своим вниманием и писатели-фантасты. Как обитаемый мир, она появляется в целом ряде романов, в том числе таких классиков жанра, как Айзек Азимов, Роджер Желязны, Клиффорд Саймак и Роберт Хайнлайн. Сообщение от внеземного разума из системы Веги принимает героиня романа «Контакт» известного астронома Карла Сагана, по которому в 1997 году режиссёр Роберт Земекис снял одноимённый фильм. Однако к правде жизни ближе оказался советский фантаст Иван Ефремов. В его знаменитом романе «Туманность Андромеды», по которому в 1967 году в СССР тоже был снят фильм, к Веге была направлена 34-я звёздная экспедиция на звездолёте «Парус», которая обнаружила лишь четыре безжизненные планеты.

Вега, α Лиры. Фото: Stephen Rahn/Flickr/PD

История ранних исследований Веги

Первые известные попытки измерить расстояние до звёзд относятся к XVI веку, когда под воздействием идей Коперника астрономы поняли, что звёзды подобны Солнцу. Расстояние и угловой размер Солнца они знали. Если предположить, что диаметр звёзд равен солнечному, то, измерив их видимый размер, можно вычислить расстояние до звёзд. Датский астроном Тихо Браге в 1596 году, используя почти восьмиметровую камеру-обскуру, оценил угловой диаметр звёзд с видимой величиной, как у Веги, в 2 угловые минуты. Около 1632 года попытку определить расстояние до Веги предпринял Галилей, получивший 5 угловых секунд (″). Это было в 24 раза меньше, чем у Браге, но всё ещё примерно в 1700 раз больше современного значения 0,0029″. Через полтора века Уильям Гершель получил 0,3553″, но он уже понимал, что это не является реальным размером звезды.

С определением расстояния до Веги с помощью параллакса связана настоящая научная драма. Лишь в 1830-е годы в распоряжении астрономов оказались инструменты, способные произвести очень точные измерения углов, под которыми видны с Земли близкие звёзды, и увидеть изменение этих углов при движении Земли вокруг Солнца. Это позволило вычислить параллакс — угол, под которым со звезды видна большая полуось земной орбиты, а зная её размер, можно вычислить расстояние до этой звезды. В 1835 году директор Дерптской обсерватории (сейчас это город Тарту в Эстонии, а тогда Дерпт входил в состав Российской империи) Василий Яковлевич Струве начал с этой целью наблюдения за Вегой. И в 1837 году он вычислил для неё значение параллакса 0,125″, что очень близко к современному значению 0,129″, полученному в 2007 году астрометрическим спутником Hipparcos. Однако известный математик, астроном и директор Кёнигсбергской обсерватории Фридрих Бессель, с которым Струве состоял в переписке, раскритиковал полученный Струве результат. Из-за этого Струве отказался от первоначальной оценки и после новых подсчётов опубликовал неверную, почти вдвое большую величину параллакса 0,2169″. В итоге Фридрих Бессель, который определил расстояние до звезды 61 Лебедя лишь в 1838 году, но зато правильно, считается первым астрономом, измерившим расстояние до звёзд.

Астрофотография — фотографирование космических объектов — родилась почти сразу после того, как Луи Дагер в 1839 году запатентовал первую работоспособную технологию фотографии, которую он назвал дагеротипией. Она основана на светочувствительности йодистого серебра. Процедура фотографирования была непростой. Сначала фотограф изготавливал заготовку — посеребрённый лист меди. Перед использованием он полировал его до зеркального блеска и обрабатывал парами йода и брома по очереди, которые делали поверхность чувствительной к свету, затем довольно долго экспонировал в камере, после чего химически фиксировал изображение.

Известный физик и астроном Франсуа Араго в том же году представил дагеротипию в докладе во Французской академии наук, указав на её перспективы в фотометрии, спектроскопии и селенографии (изучении лунной поверхности). Правда, на Луну первыми нацелились не профессиональные астрономы (их, видимо, отпугивала сложность процедуры), а любители.

Известно, что первым сфотографировать Луну через телескоп пытался в 1839 году сам Дагер, однако ошибки при наведении на неё телескопа во время длительной выдержки (телескоп приходилось поворачивать вручную вслед за Луной) привели к тому, что фотография спутника Земли выглядела нечётким пятном. Так что слава автора первой подробной фотографии Луны, сделанной в марте 1840 года через 5-дюймовый телескоп (~13 см) в ходе 20-минутной выдержки, досталась врачу, естествоиспытателю, философу, историку, профессору химии Нью-Йоркского университета и просто любителю фотографии Джону Дрейперу. Кому же, как не химику, заниматься фотографическим делом! Стоит заметить, что он достиг немалых высот на этом поприще и считается автором первой чёткой фотографии женского лица (1839). Стала широко известной фотография его сестры, которую он отправил вместе с письмом известному английскому астроному Джону Гершелю в 1840 году. В 1843 году Дрейпер сделал дагеротип солнечного спектра, обнаружив новые инфракрасные и ультрафиолетовые линии.

Мимолётное увлечение Джона Дрейпера астрофотографией имело важные последствия: его сын Генри Дрейпер и внучка Антония Мори стали астрономами. О Генри мы ещё скажем, а Антония вошла в группу первых женщин-астрономов, известную как «гарвардские вычислители». Она совершила несколько открытий и сыграла большую роль в создании спектральной классификации звёзд и каталога Генри Дрейпера. Немного о ней можно прочитать в статье «Время Возничего. Зимнее небо» (см. «Наука и жизнь» № 12, 2020 г.).

Генри Дрейпер в своей обсерватории, у телескопа-рефрактора, на который надето устройство для фотографирования спектров. Фото: Smithsonian Institution, National Museum of American History, Archives Center, Draper Family Collection/PD

Процесс пошёл, но фотографирование звёзд и их спектров было затруднено низкой светочувствительностью фотоматериала. Поэтому неудивительно, что первой удалось сфотографировать именно яркую Вегу, используя 100-секундную выдержку. Произошло это в ночь с 16 на 17 июля 1850 года в обсерватории Гарвардского колледжа. Там в это время стоял 15-дюймовый рефрактор — самый большой телескоп в Северной Америке. Для работы первый директор обсерватории Уильям Бонд привлёк Джона Уиппла, американского изобретателя и одного из первых фотографов. Он не имел отношения к астрономии, зато производил химические вещества, используемые для дагеротипов. Тандем очень успешно действовал несколько лет. О качестве их работы говорит тот факт, что за свои изображения Луны они получили приз за техническое совершенство в фотографии на Всемирной выставке 1851 года в Лондоне.

Но фотографии спектров звёзд у астрономов не выходили. Дело в том, что при их получении свет звезды «размазывался» в полоску и его интенсивность была слишком мала. Более того, полученные спектры были очень мелкими: длиной около сантиметра, а шириной всего около миллиметра. Для получения фотографии удобного для работы размера их необходимо было увеличивать, ещё больше уменьшая интенсивность освещения фотопластинок. А спектры именно в это время приобрели большое значение, поскольку Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен в 1858—1860 годах разработали спектральный анализ, позволяющий по наборам спектральных линий определять химический состав излучающего вещества. В последующие годы Кирхгофу удалось идентифицировать около 16 различных химических элементов среди сотен линий, которые он зарегистрировал в спектре Солнца.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Наследник без престола Наследник без престола

Долгие годы Павел ждал корону, являясь законным наследником трона

Дилетант
Как таланты раз за разом изобретали швейную машинку Как таланты раз за разом изобретали швейную машинку

Как изобрели швейную машину

Популярная механика
Александр, сын Ярослава Александр, сын Ярослава

Почему мы почти ничего не знаем об Александре Невском

Дилетант
До «метавселенных» ещё далеко: три причины, почему До «метавселенных» ещё далеко: три причины, почему

Специалисты объясняют, почему «метавселенная» не так близко, как кажется

VC.RU
Тропическая гостья в Москве-реке Тропическая гостья в Москве-реке

Чудо природы в Москве-реке

Наука и жизнь
Здоровье ног. Как предотвратить и лечить варикоз Здоровье ног. Как предотвратить и лечить варикоз

Почему возникает варикоз, как его лечат и можно ли обойтись без операции?

Cosmopolitan
Ещё раз о Вагнере… Ещё раз о Вагнере…

Творчество Вагнера у одних вызывает восторг, у других неприятие

Дилетант
Как мужчины борются со стереотипами в моде: 10 удачных примеров Как мужчины борются со стереотипами в моде: 10 удачных примеров

Как изменилась мужская мода за последнее время

РБК
Наполеон III: тень дяди-корсиканца Наполеон III: тень дяди-корсиканца

Племянник Наполеона I отчаянно пытался обрести славу великого полководца

Дилетант
8 фильмов, которые стоит посмотреть начинающим любителям кино 8 фильмов, которые стоит посмотреть начинающим любителям кино

Как подступиться к невероятному миру кинематографа?

GQ
Как для советского кино строили соборы и создавали чудовищ Как для советского кино строили соборы и создавали чудовищ

Вспоминаем советское кино с самыми впечатляющими декорациями

Культура.РФ
Гидрофойл для миллионов Гидрофойл для миллионов

Гидрофойл – доска на подводных крыльях для серфинга

Популярная механика
Что если в будущее возьмут нас? Отрывок из книги  Ника Монтфорта «Будущее» — о том, как почувствовать, что все в наших руках Что если в будущее возьмут нас? Отрывок из книги  Ника Монтфорта «Будущее» — о том, как почувствовать, что все в наших руках

Фрагмент книги «Будущее» об изобретателе компьютерной мыши

Esquire
Переселение взрослых особей оказалось лучшим способом вернуть орлов на Мальорку Переселение взрослых особей оказалось лучшим способом вернуть орлов на Мальорку

Для восстановления популяций хищных птиц лучше перевозить взрослых особей

N+1
Гляциологи провели перепись кавказских ледников Гляциологи провели перепись кавказских ледников

Площадь оледенения Кавказа уменьшилась на четверть с начала века

N+1
Как бывшие хакеры АНБ защищают поезда и танки от кибератак Как бывшие хакеры АНБ защищают поезда и танки от кибератак

«Никто на планете не знает о том, как защищать эти системы, лучше, чем хакеры»

Forbes
Объясняем на пальцах, кто такие Пересильд и Шипенко, и чего ждать от фильма «Вызов» Объясняем на пальцах, кто такие Пересильд и Шипенко, и чего ждать от фильма «Вызов»

Уже сейчас очевидно, что космический кинофильм «Вызов» никогда не окупится

Maxim
«Уборщица»: автор «Бысстыжих» и Марго Робби сняли сериал об эмоциальном абьюзе «Уборщица»: автор «Бысстыжих» и Марго Робби сняли сериал об эмоциальном абьюзе

На Netflix вышел новый сериал с Маргарет Куэлли в главной роли

Forbes
Липосакция шеи: как быстро, безопасно и недорого «похудеть» эту зону Липосакция шеи: как быстро, безопасно и недорого «похудеть» эту зону

Плюсы и минусы липосакции шеи

Cosmopolitan
«Сила женщины в ее слабости»: как к этому утверждению относятся мужчины «Сила женщины в ее слабости»: как к этому утверждению относятся мужчины

В чем сегодня заключается сила женщины?

Psychologies
Ed-Tech. Онлайн-образование Ed-Tech. Онлайн-образование

Как зарабатывать на пробелах государственной образовательной системы

Esquire
«Это вам не красивое кино». Женщина рассказала, как стала частным детективом «Это вам не красивое кино». Женщина рассказала, как стала частным детективом

Александра Квик уже год как бросила работу бухгалтера и стала частным детективом

Cosmopolitan
От теплой ванны до гимнастики: как избавиться от боли во время месячных? От теплой ванны до гимнастики: как избавиться от боли во время месячных?

Почему во время месячных болит живот и можно ли избавиться от этой проблемы?

Psychologies
Сбитый летчик: что делать, чтобы твой Сбитый летчик: что делать, чтобы твой

Главное помни, осечки случаются у всех, и в этом нет ничего страшного

Playboy
Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России Ненавистная немка: почему жену Николая II не любили в России

Простой народ, и аристократы терпеть не могли жену Николая II

Cosmopolitan
Не от мира сего Не от мира сего

Кто по доброй воле откажется от соцсетей? Есть такие

Psychologies
Кира Коваленко Кира Коваленко

Режиссер Кира Коваленко взяла главный приз конкурса авторского кино

Собака.ru
Эксперименты с волосами: тонирование волос после мелирования Эксперименты с волосами: тонирование волос после мелирования

Как покрасить мелированные волосы, чтобы получить красивый оттенок?

VOICE
Батальоны просят бамбук! Батальоны просят бамбук!

Конструкторы много дров наломали, собирая артиллерию из дерьма и палок

Maxim
«Родные не знали, что этот ребенок существует»: правда и ложь об «отказниках» «Родные не знали, что этот ребенок существует»: правда и ложь об «отказниках»

Можем ли мы осуждать родителей за решение оставить ребенка?

Psychologies
Открыть в приложении