Созвездие Цефей

Он был глухонемым, этот высокий юноша с тонкими правильными чертами лица. Каждую звездную ночь он внимательно наблюдал одну из звезд созвездия Цефея, ту самую, которая в звездах каталогах обозначена буквой д. Иногда звезда казалась ярче обычного, иногда, наоборот, слабее. Не обман ли чувств эти странные колебания блеска? Проходит дни, недели, и в конце концов всякие сомнения отпаяют. Регулярно, с размеренностью хорошего часового механизма, д Цефея через каждые пять с четвертью суток достигает максимума блеска, плавно опускаясь затем до минимума. Вычислен блеск звезды в разные моменты времени, построена кривая изменения блеска, свидетельствующая о периодически "подмигивании” д Цефея. Сделано, в сущности, даже больше - открыт новый класс переменных звезд, "цефеид”, названных так честь главной представительницы этого класса. Автор открытия - Джон Гудрайк, родом из Голландии, получивший образование в Англии. За год до открытия первой цефеиды в 1782 г. Королевское общество Великобритании присудило ему высшую награду - медаль Копли - за открытие переменности Алголя, одной из главных звезд в созвездии Персея. Этот талантливый молодой исследователь умер очень рано, в 1786 г., 21 года от роду. Но астрономы - счастливые люди. Следы их трудов связаны с самыми долговечными объектами, какие только может наблюдать человеческий глаз. Поблизости от д Цефея видны звезды ж (3,6^m), е (4,2^m), и v (4,5^m). Будем сравнивать блеск переменной звезды с блеском этих постоянных "звезд сравнения”. Допустим, что в момент наблюдения д Цефея явно слабее ж, но ярче е. Разделим мысленно интервал блеска между звездами сравнения на 10 равных частей и попробуем оценить, каково положение в этом интервале переменной звезды. Если, скажем, д Цефея во столько же раз слабее ж, во сколько раз ярче е, то оценку блеска надо записать так: ж5д5е. В другие моменты могут получиться иные оценки, например: ж3д7е или ж6д4е. Зная звездные величины ж и е, легко пропорциональным делением вычислить блеск переменной. Иногда д Цефея становится слабее е, и тогда звездами сравнения могут служить ж и v или е и v. Сделав в течение двух-трех недель десяток оценок, постройте график изменения блеска звезды д Цефея: по его горизонтальной оси отложите моменты времени, по вертикальной - видимый блеск. Чем больше будет сделано наблюдений, тем более явным станет периодический характер изменения блеска д Цефея. Блеск д Цефея меняется удивительно ритмично. Период изменения ее блеска определен с очень большой точностью - 5,366341 суток. От периода к периоду характер колебания блеска практически не меняется, и поэтому для цефеид и других периодических переменных звезд астрономы строят сводную, или "среднюю" кривую, сводя все наблюдения к одному периоду. Смотри Приложение 4. Быстрый взлет блеска до 3,6 ^m и сравнительно медленное его падение до 4,3^m - такая картина характерна и для д Цефея и для на нее других звезд, названных цефеидами. Наблюдения показывают, что вместе с блеском колеблются и другие физические характеристики д Цефея - ее цвет, температура, скорость по лучу зрения. Колеблется даже спектральный класс - в максимуме блеска д _в_ея - звезда класса F5, в минимуме ее спектр характерен для звезд класса G2. Нелегко было разобраться во всех этих сложных явлениях, но сейчас природа цефеид в общих чертах выяснена. Это - звезды-гиганты беловато-желтого цвета, у которых по каким-то не вполне пока понятным причинам внутреннее равновесие нарушено. Подобно сердцу они непрерывно пульсируют, меняя при этом и блеск и другие физические характеристики. Пульсации цефеид. Как и всё в мире звезд, грандиозны. Их радиусы изменяются на миллионы километров, что в среднем, однако, составляет лишь около 5% средней величины радиуса звезды. Когда цефеида максимально сжата, температура ее поверхности становится наибольшей, и в этот момент звезда достигает максимума блеска. Наоборот, наибольшим размерам звезды соответствуют наименьшая ее температура и минимум блеска. Странная картина наблюдалась бы на Земле, если бы наше Солнце было цефеидой. Но Солнце - желтый карлик, а цефеиды - желтые сверхгиганты, и в их физической природе мало общего.

В созвездии Цефея есть еще одна яркая цефеида - звезда в этого созвездия. У нее очень короткий период изменения блеска - всего 0,19 суток, да и амплитуда весьма мала - 0,05^m. Для невооруженного глаза она всегда кажется одинаково яркой, но очень чувствительные астрономические фотометры четко улавливают и такие ничтожные колебания блеска. Повторяются они столь же строго периодично, как и у д Цефея, но в Цефея все же не типичная "классическая цефеида". Она входит в особый класс переменных звезд типа в Большого Пса. Все они гораздо горячее обычных Цефеид и являются горячими белыми гигантами. Колебания их блеска отчасти вызваны пульсациями, но вполне возможно, что к ним добавляются и сложные явления в атмосферах этих звезд. Здесь многое еще предстоит выяснить. А пока звезды типа в Цефея считаются разновидностью цефеид. На полпути между б и д Цефея, недалеко от прямой, соединяющей эти звезды, есть уникальная звезда, обозначенная буквой м. Ее необыкновенный темно-красный цвет обратил на себя внимание еще Вильяма Гершеля, который назвал м Цефея "гранатовой” звездой. Как прозрачная капелька крови, сияет в глубине небес это красное солнце - самая красная из всех ярких, доступных невооруженному глазу звезд. Цвет м Цефея особенно хорошо заметен, если в бинокль сначала посмотреть на белую звезду б Цефея, а затем сразу на "гранатовую" звезду. И здесь не обман зрения, не какие-то психофизиологические эффекты - нет, на самом деле одна из самых холодных звезд, температура поверхности которой вряд ли превышает 2300 К. "Гранатовая” звезда от Земли весьма далека - мы ее видим с "опозданием” почти в тысячу лет. Тем не менее м Цефея - одна из тех немногочисленных звезд, у которых удалось непосредственно (с помощью интерферометра) измерить поперечник По размерам м Цефея - одна из величайших звезд, ее диаметр почти в 1500 раз больше солнечного. Блеск м Цефея не всегда постоянен, но меняется довольно неправильным образом, причем иногда амплитуда колебаний достигает 0,6^m. Советскому исследователю переменных звезд В.П. Цесевичу с большим трудом удалось установить, что в этих, с первого взгляда совершенно беспорядочных колебаниях блеска есть некоторые закономерности. Сложную кривую изменения блеска м Цефея Смотри Приложение 5. можно рассматривать как результат сложения трех колебаний с периодами 90, 750 и 4675 дней. Такие звезды называются полуправильными переменными, и м Цефея возглавляет один из подклассов этих звезд. Трудно пока со всей определенностью сказать, чем вызваны колебания блеска звезд типа м Цефея. Здесь налицо и беспорядочные (или, лучше сказать, полуправильные) пульсации звезды, и какие-то непериодические извержения раскаленных газов из ее недр в атмосферу. В созвездии Цефея есть две примечательные двойные звезды. И это не какие-то новые, еще не упомянутые нами звезды, а уже хорошо знакомые д и в Цефея. Главнейшая из цефеид имеет на угловом расстоянии в 41" спутник 7,5^m. Золотисто-желтая цефеида и ее голубоватый спутник представляют собой одну из наиболее красивых на всем небе пар близких звезд. Еще интереснее система в Цефея. Сама главная звезда - спектрально-двойная с периодом обращения, равным периоду изменения блеска 0,19 суток. На расстоянии 8" от главной белой звезды видна голубоватая звезда-спутник 8^m. Спутник, несомненно, обращается вокруг главной звезды (или, точнее, обе звезды вокруг общего центра масс) с периодом, по-видимому, близким к 50 годам. Значит здесь перед нами физическая система из трех звезд, причем главная из них к тому же и переменная звезда весьма сложной природы, задающая астрономам немало загадок.