Звезда, которую древние астрономы считали одной из ярчайших на небе, сегодня почти не заметна. Гиппарх, Птолемей и ас-Суфи — три великих наблюдателя, разделённых веками, — описывали Тета Эридана (Акамар) как звезду первой величины. Теперь исследователи предполагают, что все они стали свидетелями редчайшего события: звезда оставалась аномально яркой около тысячи лет, а затем угасла. Если это подтвердится, мы впервые получим доказательство существования «тысячелетних транзиентов» — звёздных явлений, длящихся столетиями, а не днями или месяцами.

Новое исследование, опубликованное на arXiv, объединяет данные из древних каталогов с современными наблюдениями. Учёные использовали интерферометр Very Large Telescope (VLTI) Европейской южной обсерватории, спектроскопию высокого разрешения и спутник NASA TESS. Это позволило реконструировать архитектуру системы Тета Эридана и предложить физический механизм, объясняющий её загадочную древнюю яркость.

Три свидетеля одной загадки

История начинается в 129 году до н. э., когда Гиппарх описал Тета Эридана как исключительно яркую звезду. Спустя примерно 250 лет Птолемей в своём «Альмагесте» включил её в список всего пятнадцати звёзд первой величины — фактически это означало, что она входит в тринадцать ярчайших звёзд ночного неба. Ещё через восемь столетий персидский астроном ас-Суфи независимо подтвердил ту же классификацию, хотя для многих других звёзд он скорректировал оценки яркости в сторону значений, близких к современным.

Контраст между этими древними описаниями и сегодняшним видом звезды поразителен: сейчас Акамар сияет с величиной около 2,9 — заметная, но ничем не примечательная звезда в созвездии Эридана. На протяжении более двух тысяч лет астрономы ломали голову над этим расхождением. Традиционно его объясняли ошибками наблюдателей, описками переписчиков, путаницей с более яркой звездой Ахернар (которая находится южнее) или атмосферным поглощением света у горизонта. Однако новое исследование последовательно опровергает каждую из этих версий.

Во-первых, из-за изменения ориентации земной оси Тета Эридана вообще не была видна греческим и арабским астрономам — это исключает возможность простой ошибки наблюдения. Во-вторых, статистический анализ почти тысячи звёзд из «Альмагеста» показывает, что именно Тета Эридана даёт наибольшее расхождение между древними и современными оценками яркости. Это не систематическая ошибка, а единичная аномалия.

Когда звезда погасла?

Исторические записи обрываются на рубеже эпохи Великих географических открытий. К концу XVI — началу XVII века, когда европейские мореплаватели начали составлять карты южного неба, каталоги единодушно описывают Тета Эридана как звезду третьей величины — такой же, как сегодня. Это означает, что яркая фаза к тому времени уже закончилась.

Учёные предполагают, что переход произошёл между X и XVI веками. Получается, что древние астрономы зафиксировали событие, которое длилось около тысячелетия, — и это делает его одним из самых долгоживущих звёздных транзиентов из когда-либо предложенных.

Тройная система с секретом

Чтобы понять, могла ли Тета Эридана действительно так измениться, исследователи обратились к современным наблюдениям. Оказалось, что это не одна звезда, а три. Главный компонент — тесная двойная система: две звезды обращаются друг вокруг друга каждые 4,1077 дня на расстоянии всего 0,083 астрономической единицы — примерно в пять раз меньше, чем от Меркурия до Солнца.

Интерферометрические измерения VLTI, спектроскопия и фотометрия TESS показали, что обе звезды имеют массу чуть более двух солнечных и раздулись до радиусов примерно 4,3 и 4,0 солнечных соответственно. Эти размеры критичны: звёзды заполнили почти 80% своих полостей Роша — области, где гравитация одной звезды начинает перетягивать вещество другой. Из-за тесного взаимодействия звёзды приобретают эллипсоидальную форму, и TESS фиксирует едва заметные ритмичные колебания яркости каждую орбиту.

Эволюционное моделирование показало, что главная звезда находится в необычно короткой фазе звёздной эволюции: она только что исчерпала водород в ядре и начала превращаться в субгиганта. Этот момент, возможно, стал ключевым.

Тысячелетний транзиент: как это могло работать

Исследователи предполагают, что орбита двойной системы когда-то была гораздо более вытянутой. Когда главная звезда начала расширяться, она могла во время каждого сближения переполнять свою полость Роша и перебрасывать вещество на компаньона. Вокруг обеих звёзд могла образоваться общая оболочка.

В отличие от взрывов сверхновых или других коротких транзиентов, это событие развивалось бы чрезвычайно медленно. Оболочка, вероятно, сохранялась около тысячи лет, постепенно извлекая орбитальную энергию из двойной системы. Поскольку оболочка была оптически толстой, она излучала с площади, намного превышающей размеры самих звёзд, — и система казалась почти в десять раз ярче, чем сегодня.

Расчёты показывают, что оболочка могла достигать радиуса примерно в 20 раз больше солнечного, при этом требовалось совсем немного вещества — оно постоянно пополнялось и медленно выбрасывалось в течение сотен тысяч орбит.

Авторы подчёркивают: это пока лишь предложенное физическое объяснение, а не доказанное. Моделирование гидродинамики эксцентричного переноса массы и долгоживущих общих оболочек выходит за рамки текущей работы. Тем не менее сочетание орбитальной геометрии, эволюции звёзд и исторических наблюдений делает сценарий физически правдоподобным.

Что это значит для астрономии?

Исследование Тета Эридана поднимает более широкий вопрос о «временной» астрономии. Современные обзоры неба отлично находят события, которые разворачиваются за минуты, дни или годы. Но вспышка, длящаяся столетиями, почти невозможно заметить в течение человеческой жизни. Учёные предполагают, что среди обычных звёзд могут скрываться другие долгоживущие транзиенты, чья история забыта.

«Хотя современные фотометрические обзоры охватывают периоды от нескольких лет до нескольких десятилетий, а не два тысячелетия, как Тета Эридана, они чувствительны к объектам до 14 величин слабее предела невооружённого глаза, — пишут авторы. — Поэтому в текущих данных могут оставаться неисследованные или необъяснённые транзиенты, подобные Тета Эридана, которые либо вспыхнули, либо угасли».

Кстати, мы уже рассказывали о том, как астрономы находят неожиданные объекты у молодых звёзд — например, планету возрастом 2000 лет у звезды HL Tau. И хотя та история касается формирования планет, она показывает, что даже очень молодые системы могут таить сюрпризы.

Если интерпретация исследователей верна, то некоторые из самых ранних астрономов человечества невольно задокументировали одно из самых необычных звёздных явлений из когда-либо предложенных — не взрыв, а двойную систему, застрявшую в исключительно медленной эволюционной фазе, которая освещала ночное небо на протяжении поколений, а затем тихо исчезла в безвестности.

Работа под названием «Забытая яркая звезда: Тета Эридана как тысячелетний звёздный транзит, наблюдавшийся Гиппархом, Птолемеем и ас-Суфи» доступна на сервере препринтов arXiv.