Время Близнецов. Зимнее небо
Созвездие Близнецов (на латыни Gemini, сокращение Gem) — самое северное зодиакальное созвездие, одно из 48 древнейших созвездий, описанных астрономом II века Птолемеем. Наилучшее время его наблюдения — декабрь и январь, когда уже на широте Москвы оно видно всю ночь.
В совсем глубокой древности название Близнецы относилось не к созвездию, а к паре расположенных рядом ярких звёзд — Кастору и Поллуксу, их разделяет всего около 4,5°. Современное название созвездия и главных звёзд пришло к нам из Древней Греции, где братья Диоскуры Кастор и Полидевк (на латыни Поллукс) были одними из самых любимых героев. Мифы рассказывают об их участии в походе аргонавтов за золотым руном, охоте на чудовищного калидонского вепря, в которой участвовали храбрейшие воины Греции, спасении похищенной Тесеем их сестры Елены Прекрасной. Но название Близнецы было известно ещё со времён шумеров (III тысячелетие до н. э.).
Созвездие по площади и числу звёзд, видимых невооружённым глазом (70 звёзд ярче 6m), относится к «середнякам», занимая соответственно 30-е и 28–31-е места среди 88 современных созвездий. Звёзд ярче 3m всего четыре. Поэтому при поиске созвездия на небе следует искать две самые яркие звезды — Кастор и Поллукс, поскольку отчётливо видимой фигуры на небе звёзды созвездия не образуют. В северном полушарии они расположены восточнее (левее) приметного созвездия Ориона (см. «Время Ориона. Зимнее небо», «Наука и жизнь» № 12, 2019 г.). При поиске можно отталкиваться и от ковша Большой Медведицы. Надо мысленно провести в нём диагональ Мегрец — Мерак и продолжить её на четыре таких же отрезка.
Полоса Млечного Пути захватывает «ноги» Близнецов, западную часть созвездия, граничащую с Орионом, Тельцом и Возничим. Поллукс входит в состав астеризма Зимний круг — шестиугольника с вершинами в ярчайших звёздах этой части неба: Сириус (α Большого Пса,−1,46m), Процион (α Малого Пса, 0,34m), Поллукс (β Близнецов, 1,14m), Капелла (α Возничего, 0,08m), Альдебаран (α Тельца, 0,85m), Ригель (β Ориона, 0,13m). При этом недалеко от центра «круга» находится Бетельгейзе (α Ориона, 0,5m). Практически на круге лежат также Кастор (α Близнецов, 1,58m) и Менкалинан (β Возничего, 1,9m).
Несмотря на обозначение β, Поллукс — самая яркая звезда созвездия и 17-я по яркости звезда земного неба. Судя по всему, Иоганн Байер (1572—1625), придумавший систему обозначения звёзд греческими буквами, не смог на глазок определить, блеск какой из двух звёзд сильнее, и присвоил обозначение α расположенному выше (севернее) Кастору. Хотя, возможно, за прошедшие 400 лет одна из звёзд изменила свой блеск. Поллукс примечателен тем, что это ближайшая к нам звезда-гигант. Благодаря этому он имеет заметный параллакс, и расстояние до него определено с большой точностью. Спектр Поллукса хорошо изучен и служит стандартом для класса K0III.
В 1993 году астрономы обнаружили колебания лучевой скорости Поллукса и предположили наличие около него экзопланеты. Её существование подтверждено в 2006-м, а затем и в 2011 году. Планета получила название Поллукс b, или Фестий (с 2015 года). Первоначально её предлагалось назвать Ледой по имени мифологической матери Поллукса. Однако это имя уже было присвоено спутнику Юпитера, а также астероиду, поэтому Международный астрономический союз, сохраняя родственную связь, дал планете имя отца Леды. Минимальную массу Фестия оценивают в 2,3 массы Юпитера, радиус орбиты в 1,6 а. е. и период — 590 суток. Обитаемая зона, где может существовать планета с жидкой водой на поверхности, сосредоточена на расстоянии около 5,7 а. е. (примерно орбита Юпитера в Солнечной системе). Однако обнаружить там землеподобную планету современными средствами затруднительно.
Будучи близнецами по названию, Кастор и Поллукс совершенно непохожи в реальности. Кастор (α Gem) — очень интересный объект для наблюдений. Это система из шести звёзд, разбитая на три пары. Две центральные пары A (1,93m) и B (2,91m) похожи. Каждая из них состоит из яркой звезды A типа (Aa и Ba) и красного карлика типа dM1e (Ab и Bb). Ba имеет массу, близкую к Aa, но в 1,5 раза больше (3,3R☉), значительно холоднее (8843 К) и тусклее (13L☉). Между парами на небе примерно 7″ (107 а. е.), так что невооружённым глазом они видны как одна белая звезда с суммарным блеском 1,58m. Но уже в небольшой любительский телескоп компоненты А и В разделяются, и Кастор выглядит как двойная звезда с периодом обращения компонент около 450 лет. О красных карликах известно немного, по-скольку об их существовании можно судить только по спектральным исследованиям. Они расположены очень близко к главным звёздам, на расстоянии 0,12 а. е. и 0,02 а. е. соответственно, а период их обращения вокруг своих более ярких собратьев всего 9,2 и 2,9 дня. Считается, что они примерно в 2 раза меньше Солнца.
Третья пара звёзд Кастор С расположена на небе в 73″ (не менее 1000 а. е.) от ярких компонент и долгое время считалась отдельной звездой YY Gem (9,8m). Период её обращения вокруг центральной системы Кастор АВ около 14 000 лет. Компоненты Кастора С практически идентичны (0,6M☉, 0,6R☉, 0,07L☉, 3820 К, dM1e). Они удалены друг от друга лишь на три диаметра Солнца, а период их обращения всего 19,5 часа.
Астрономы нашли группу из более 20 звёзд, которые, возможно, имеют общее происхождение с Кастором. Среди них Фомальгаут (α Южной рыбы), Альдерамин (α Цефея) и Зубен Эльгенуби (α Весов). Ленинградские астрономы Ж. П. Аносова и В. В. Орлов в 1990 году предложили назвать их группой Кастора. Правда, в 2013 году после более точного изучения скоростей звёзд была поставлена под сомнение общность происхождения некоторых звёзд группы, в том числе и самого Кастора. Принадлежность к ней Веги тоже подвергается критике, поскольку она считается значительно старше остальных членов группы.
Поллукс не единственная звезда Близнецов, с названием которой намудрил Байер. Четвёртой по яркости звезде созвездия он необъяснимо присвоил букву μ. Кроме того, у неё нет устоявшегося русского написания имени: английское Tejat записывается в разных источниках как Теят, Тейат или Тейят. Это нерегулярная пульсирующая звезда, яркость которой меняется в интервале 2,75m — 3,02m с периодом 72 дня. Имеется и более продолжительный период изменений в 2000 дней. Звезда μ Gem интересна астрономам своим эволюционным статусом: в ядре этого красного гиганта уже закончилась термоядерная реакция водорода и даже гелия. Теперь её «мёртвое» ядро состоит в основном из углерода, а реакция идёт в концентрических оболочках вокруг него. Причём её светимость возрастает, и вскоре она станет пульсировать подобно Мире (ο Кита), а затем, сбросив внешнюю оболочку, превратится в массивный белый карлик. Скорость звезды относительно Солнца весьма высока — 54 км/с, что примерно в пять раз выше средней скорости. Теят — двойная звезда, хотя и выглядит одиночкой. Компаньон, сам по себе двойная звезда, значительно тусклее, всего девятой величины, и расположен далеко, в двух минутах дуги.
Мебсута (ε Gem) — сверхгигант класса G, довольно редкий тип звёзд. Причём это один из немногих сверхгигантов, которые расположены на небе так, что могут затмеваться Луной и другими телами Солнечной системы. Посчитав, сколько времени требуется движущейся Луне для его полного покрытия, мы можем точно измерить угловой диаметр звезды. Сравнивая этот результат со значениями, полученными другими методами, можно подтвердить их применимость.
Сверхгигант Пропус А (η Gem) — главная звезда тройной системы. Он интересен тем, что обладает сразу двумя типами переменности. С одной стороны, это полуправильная переменная звезда, блеск которой меняется в интервале 3,15m — 3,90m, с периодом около 230 дней, с другой — это затменная переменная звезда типа Алголя с периодом чуть более 8 лет, когда её яркость уменьшается вполовину на несколько недель. Последнее затмение состоялось совсем недавно, в конце 2020 года.
На жёлто-белый сверхгигант Мекбуду (ζ Gem) стоит обратить внимание, поскольку это одна из немногих видимых невооружённым глазом классических цефеид — маяков Вселенной. Цефеиды — пульсирующие звёзды, для которых выявлена связь между светимостью и периодом пульсаций, благодаря чему их можно использовать для определения расстояний как внутри Млечного Пути, так и за его пределами (см. статью «Пульсирующая», «Наука и жизнь» № 6, 2018 г.). Звезда ζ Gem имеет большое значение, поскольку расстояние до неё удалось оценить также с помощью параллакса, измеренного на космических обсерваториях Хаббла и HIPPARCOS (HIgh Precision PARallax COllecting Satellite — «высокоточный спутник для сбора параллаксов», одновременно это отсылка к древнегреческому астроному Гиппарху). Такие независимые измерения позволяют откалибровать метод цефеид. Мекбуда удалена от нас на расстояние 1120 св. лет, имеет массу 7,7 M☉ и среднюю светимость около 2900 L☉. Во время пульсаций звезда меняет свой блеск с 3,7m до 4,2m и обратно каждые 10,2 дня. При этом её радиус меняется в интервале 61—69 R☉, температура в диапазоне 5260—5780 К, а спектральный класс — от F7Ib до G3Ib.