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 звездных каталогах обозначена буквой дельта. Иногда звезда казалась ярче обычного, иногда, наоборот, слабее. Не обман ли чувств эти странные колебания блеска?
Проходят дни, недели, и в конце концов всякие сомнения отпадают. Регулярно, с размеренностью хорошего часового механизма, дельта 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 периодическом «подмигивании» дельта Цефея. Сделано, в сущности, даже больше — открыт новый класс переменных звезд, «цефеид», названных так в 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 Ал-голя, 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.
Если вы захотите сами убедиться в переменности дельта Цефея, вам в какой-то степени придется повторить работу Гудрайка. Впрочем, не пугайтесь: сделать это сравнительно легко. Поблизости от дельта Цефея видны звезды дзета (3,6m), эпсилон (4,2m), и ню (4,5m). Будем сравнивать блеск переменной звезды с блеском этих постоянных «звезд сравнения». Допустим, что в момент наблюдения дельта Цефея явно слабее, но ярче эпсилон. Разделим мысленно интервал блеска между звездами сравнения на 10 равных частей и попробуем оценить, каково положение в этом интервале переменной звезды. Если, скажем, дельта Цефея во столько же раз слабее дзета;, во сколько раз ярче эпислон, то оценку блеска надо записать так: дзета5дельта5эпсилон. В другие моменты могут получиться иные оценки, например: дзета3дельта7эпсилон или дзета6дельта4эпсилон. Зная звездные величины дзета и эпсилон, легко пропорциональным делением вычислить блеск переменной. Иногда дельта Цефея становится слабее эпсилон, и тогда звездами сравнения могут служить дзета и ню или эпсилон и ню.
Сделав в течение двух-трех недель десяток оценок, постройте график изменения блеска звезды дельта 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 дельта Цефея.
Повторяем, что блеск дельта 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.
Быстрый взлет блеска до 3,6m и сравнительно медленное его падение до 4,3m — такая картина характерна и для дельта Цефея и для похожих на нее других звезд, названных цефеидами. Наблюдения показывают, что вместе с блеском колеблются и другие физические характеристики дельта Цефея — ее цвет, температура, скорость по лучу зрения. Колеблется даже спектральный класс — в максимуме блеска дельта Цефея — 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 бета этого созвездия. У нее очень короткий период изменения блеска — всего 0,19 суток, да и амплитуда весьма мала — 0,05m. 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 дельта Цефея, но бета Цефея все же не типичная «классическая цефеида». Она входит в особый класс переменных звезд типа бета 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 бета Цефея считаются разновидностью цефеид.
На полпути между альфа и дельта Цефея, недалеко от прямой, соединяющей эти звезды, есть уникальная звезда, обозначенная буквой и,. Ее необыкновенный темно-красный цвет обратил на себя внимание еще Вильяма Гершеля, который назвал мю Цефея «гранатовой» звездой. Как прозрачная капелька крови, сияет в глубине небес это красное солнце — самая красная из всех ярких, доступных невооруженному глазу звезд. Цвет мю Цефея особенно хороню заметен, если в бинокль сначала посмотреть на белую звезду альфа Цефея, а затем сразу на «гранатовую» звезду. И здесь не обман зрения, не какие-то психофизиологические эффекты — нет, на самом деле это 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 мю Цефея — одна из тех немногочисленных звезд, у которых удалось непосредственно (с помощью интерферометра) измерить поперечник. По размерам мю Цефея — одна из величайших звезд, ее диаметр почти в 1500 раз больше солнечного, Подмечено, что блеск мю Цефея не всегда постоянен, но меняется довольно неправильным образом, причем иногда амплитуда колебаний достигает 0,6m. 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 мю Цефея можно рассматривать как результат сложения трех колебаний с периодами 90, 750 и 4675 дней. Такие звезды называются полуправильными переменными, и ц Цефея возглавляет один из подклассов этих звезд.
Трудно пока со всей определенностью сказать, чем вызваны колебания блеска звезд типа мю 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 дельта и бета Цефея.
Главнейшая из цефеид имеет на угловом расстоянии в 41” спутник 7,5m. Золотисто-желтая цефеида и ее голубоватый спутник представляют собой одну из наиболее красивых на всем небе пар близких звезд.
Еще интереснее система бета Цефея. Сама главная звезда — спектрально-двойная с периодом обращения, равным периоду изменения блеска 0,19 суток. На расстоянии 8" от главой белой звезды видна голубоватая звезда-спутник 8m. 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.