Стародавні астрономи вважали Тету Ерідана яскравішою протягом тисячі років. Тепер ми знаємо чому

Тета Ерідана, зірка, навколо якої існує певна історична загадка, була зафіксована Птолемем у II столітті нашої ери та аль-Суфі в 964 році як одна з тринадцяти найяскравіших зірок на небі. За свідченням, навіть Гіппарх також міг згадати про неї. Однак існує одна проблема: щоб вона дійсно була однією з тринадцяти найяскравіших, її світність повинна була бути значно вищою, ніж сьогодні.

Тета Ерідана є зоряною системою, що знаходиться приблизно за 167 світлових років від Землі. Хоча стародавні астрономи вважали її одною зіркою, італійський астроном Джузеппе Піацці в 1814 році виявив, що це бінарна система. Тета 1 Ерідана є первинною зіркою, а Тета 2 Ерідана — вторинною. Однак сучасні спостереження потужними телескопами виявили, що Тета 1 Ерідана насправді є дуже щільною бінарною системою, і разом їх називають Тета Ерідана Aa (історична первинна) та Ab (її близький супутник). Таким чином, Тета Ерідана є насправді трьома зірками, і це є ключовим для розуміння її тисячолітньої яскравості.

Тета Ерідана має яскравість V=2.9, де V означає візуальну величину. Астрономи вимірюють яскравість зірок різними способами, і візуальна шкала відображає те, що бачать людські очі. Візуальна шкала величини є зворотною та логарифмічною, тому, наприклад, Сонце має вражаюче значення V = -26.74, а Сіріус, найяскравіша зірка на небі після Сонця, має V = -1.46.

Тета Ерідана ніколи не була такою яскравою, як Сіріус, але, судячи з записів Птолемея та аль-Суфі, вона повинна була бути значно яскравішою, ніж сьогодні. Якою саме була її яскравість і як вона досягла такої яскравості, є темою нової статті, названої "Забута яскрава зірка: Тета Ерідана як мілленарний зоряний транзієнт, зафіксований Гіппархом, Птолемеєм та аль-Суфі". Стаття доступна на arxiv.org, а її авторами є Ідель Вайсберг та Боаз Кац, перший — незалежний дослідник, а другий — представник кафедри фізики частинок та астрофізики Інституту Вейцмана в Ізраїлі.

"Тета Ерідана була зафіксована як одна з тринадцяти найяскравіших зірок у нічному небі як Птолемеєм у 137 році, так і аль-Суфі в 964 році, а також була згадана Гіппархом близько 129 року до нашої ери як особливо яскрава зірка", — пишуть автори. "Це контрастує з її сучасною і відносно скромною яскравістю V=2.9. Розбіжність з давніми спостереженнями є предметом суперечок протягом більше століття."

Автори розрахували, що давня яскравість Тети Ерідани становила V ≈ 0.2, порівняно з її сучасною V = 2.9. "Розбіжність між її історичною та сучасною візуальною величиною ΔV∼2.7 є найбільшою серед приблизно 1000 зірок у "Альмагесті", — зазначають автори, посилаючись на роботу Птолемея II століття про зірки та планети. Оскільки шкала є логарифмічною, це означає, що Тета Ерідана була в 12 разів яскравішою, ніж зараз.

У цій роботі автори використовували інтерферометричні, спектроскопічні та фотометричні дані з різних обсерваторій і телескопів для визначення орбітальних параметрів, радіусів і мас близької внутрішньої бінарної системи Тета Ерідана Aa+Ab. Вони виявили, що це близька ексцентрична бінарна система з малим напіввіссю орбіти au = 0.083. Це менше 1/10 відстані між Землею та Сонцем. З орбітальною ексцентриситетом 0.105 орбіта має незначну овальність. Обидві зірки мають проміжні маси та трохи більші та гарячіші за Сонце. Aa має приблизно 2.3 сонячних маси, тоді як Ab має близько 2.2 сонячних маси, тож вони майже близнюки.

Усі ці вимірювання пояснюють, що відбувалося з Тетою Ерідана приблизно 1,000 до 2,000 років тому, як зафіксували Птолемей та аль-Суфі. Її транзієнтна яскравість була результатом цих факторів, які автори називають "вражаючим набором зоряних параметрів".

"Історичне освітлення Тети Ерідани було наслідком тисячолітньої транзієнтної фази, активованої витягуванням орбітальної енергії під час тривалої стадії "загальної оболонки", — пояснюють дослідники. "Щоб дослідити можливий механізм для транзієнту, ми відзначаємо ще два інтригуючі факти про цю бінарну систему. Перший — це те, що первинна зірка Aa близька до заповнення свого лобу Роша."

В цілому, це малює картину, де первинна зірка заповнила свій лоб Роша, що викликало перенесення маси на меншу зірку. Це вивільнило орбітальну енергію, яка підвищила яскравість зірки протягом століть. Тепер система заспокоїлася і оселилася у своїй менш ексцентричній конфігурації.

"Ми також виявили, що первинна зірка перебуває в дуже особливій фазі своєї еволюції, в якій вона тільки що закінчила спалювання водню в ядрі," — пишуть автори. Цей факт гармонійно вписується в наратив. Коли головна зірка закінчує спалювання водню в ядрі, вона стає червоним гігантом. Вона не стає гарячішою, але розширюється. А з більшими поверхневими площами приходить і більша яскравість.

Якщо це сталося з Тетою Ерідана, ймовірно, це сталося і в інших системах. Насправді, це може бути досить поширеним у близьких бінарних системах.

"Відкриття та характеристика більшої кількості бінарних систем, які проходять через такі процеси в сучасних фотометричних дослідженнях, має потенціал для кращого розуміння того, що може бути поширеною, короткочасною, але вирішальною фазою в еволюції близьких бінарних систем," — підсумовують автори.