Кастор: как шесть звезд уместились в одной?

[eyespace]

Одна из жемчужин зимнего и весеннего звездного неба — яркая звезда Кастор из созвездия Близнецов. В любительский телескоп эта звезда распадается на три звезды, а всего в этой системе шесть светил!

Что такое двойная звезда?

Полетели смотреть?

Это звезда, которая при ближайшем рассмотрении распадается на две. Многие двойные звезды разделяются при наблюдении в телескоп. То есть на небе мы видим какую-то звезду, наводим на нее наш телескоп, и внезапно оказывается, что звезда состоит на самом деле из двух, очень близко расположенных звезд, которые невооруженный глаз разделить не в состоянии. При этом одна звезда может быть намного ярче спутника, а может быть и так, что две звезды имеют почти одинаковую яркость.

Долгое время астрономов занимал вопрос: действительно ли компоненты в двойных звездах находятся близко друг к другу или просто случайно оказались на одном луче зрения, а на самом деле разнесены в пространстве на многие световые годы? Знаменитый астроном Уильям Гершель (быть может, самый известный астроном конца XVIII века) подозревал, что звезды в таких парах связаны между собой силами взаимного тяготения. Это значит, что они должны вращаться вокруг общего центра масс, подобно тому, как обращаются вокруг общего центра масс Земля и Солнце или Луна и Земля.

Чтобы проверить свою гипотезу, Гершель переписал большое количество двойных звезд, для каждой измерив расстояние и угол между компонентами. После этого он с интервалом в несколько лет каждый раз возвращался к своему списку и заново просматривал каждую из двойных звезд. К своему удовлетворению в начале XIX века Гершель заметил орбитальное движение компонентов у нескольких двойных звезд. Не было никакого сомнения: звезды в таких парах были связаны друг с другом так же, как Солнце и планеты Солнечной системы!

Первой такой парой стала звезда Ка́стор из созвездия Близнецов.

Кастор — яркая звезда, поэтому ее легко найти на небе даже совсем зеленому новичку. Сделаем пару подсказок. Кастор хорошо виден по вечерам зимой и в первой половине весны, когда находится высоко в южной стороне неба. Вместе с находящейся рядом звездой Поллукс, Кастор составляет основу созвездия Близнецов и одну из вершин Зимнего шестиугольника.


Кастор — вторая по яркости звезда в созвездии Близнецов. Рисунок: Stellarium

Чтобы увидеть двойственность Кастора, вам понадобится телескоп с диаметром объектива минимум 60 миллиметров (лучше больше, но и в 6-сантиметровый рефрактор звезды можно разделить). Наведите свой телескоп на Кастор и поставьте максимально полезное увеличение. (Максимально полезное увеличение равно 1,4D, где D — диаметр объектива или апертура телескопа.)

Вы увидите, что Кастор распался на две звезды. Главная звезда имеет блеск 2m, что сравнимо с блеском ковша Большой Медведицы. Рядом с ней находится спутник — звезда 3-й величины. Она располагается к востоку от главной звезды и очень близко к ней — на угловом расстоянии всего 4″. Звезда-спутник находится так близко, что неопытные наблюдатели, да еще если они смотрят в небольшой телескоп, часто не верят в реальность спутника, считая его дефектом оптики!


Снимок двойной звезды Кастор А и Кастор B. Фото: Panagiotis Xipteras

Кастор А и Кастор B (так, приписывая заглавные латинские буквы, принято называть компоненты двойных звезд) имеют белый цвет. Именно эти звезды наблюдал Уильям Гершель, когда обнаружил, что они вращаются друг вокруг друга.

Каковы их свойства?

Обе звезды немного массивнее, горячее и больше Солнца: Кастор А в 2,15 раз массивнее и в 2,3 раза больше в поперечнике, чем наша родная звезда, а Кастор B — в 1,7 раз массивнее и в 1,5 раза больше Солнца по диаметру. Главный компонент испускает в 30 раз, а компаньон в 14 раз больше света, чем Солнце.


Кастор А и Кастор В формируют двойную звезду, каждый из компонентов которой вращается вокруг общего центра масс. Если Кастор А сделать точкой отсчета и принять за неподвижную звезду, то Кастор B будет описывать вокруг главной звезды красивый эллипс. На этом рисунке точками отмечено положение звезды-спутника в разные годы. Период обращения в этой паре равен 445 лет. Источник: Bob King

Но на этом звезды в системе Кастора не заканчиваются! Прозрачной ночью даже в самый небольшой телескоп можно заметить тусклую звездочку в 71″ от главной звезды (в 18 раз дальше, чем находится Кастор B). Эта звезда тоже связана силами притяжения с парой ярких белых звезд. Астрономы называют ее Кастор C или YY Близнецов. По своей природе Кастор С — типичный красный карлик.

Получается, что Кастор — тройная звезда?! Некоторое время так и считалось. Но когда астрономы стали внимательно изучать эту систему, они обнаружили, что маленькая и тусклая звездочка Кастор C состоит на самом деле из двух тусклых красных звездочек, каждая из которых гораздо меньше Солнца! Один оборот вокруг общего центра масс компоненты Кастора С совершают всего за 19,5 часов — меньше, чем за сутки!

По отдельности эти звездочки не видны, так как находятся очень близко друг к другу, зато каждые 19,5 часов они затмевают друг друга, вызывая общее падение яркости Кастора С.

Ну а затем выяснилось, что такие же тусклые и маломассивные красные карлики находятся и на орбитах ярких белых звезд системы Кастора. Их тоже нельзя разглядеть ни в один телескоп и они не затмевают своих ярких соседей, но на присутствие этих звезд однозначно указывают детали в спектре Кастора А и Кастора B.

Фантастика!

Получается, что звезда Кастор состоит из трех пар звезд — всего из шести звезд! Все шесть звезд родились одновременно из одного газопылевого облака, все они — братья и сестры, и притом — близнецы, родившиеся в одно время.


Кастор А и В. Зарисовка по визуальным наблюдениям в любительский телескоп.

Вот какая замечательная звезда находится в созвездии Близнецов! Обязательно наведите на нее свой телескоп и рассмотрите три компонента — Кастор А, Кастор B и Кастор C!