85351 (Летящие группы Эггена (галактический взгляд на земные созвездия))

Летящие группы Эггена (галактический взгляд на земные созвездия)

А.И. Дьяченко

Многие века люди Земли видят звезды на небе в одних и тех же, почти не меняющихся конфигурациях. Еще в древности их объединили в созвездия, которые стали настолько привычными, что мысль о родстве звезд в пределах одного созвездия кажется нам вполне разумной. Светила же, находящиеся в противоположных концах небосвода, едва ли кому-нибудь придет в голову назвать "единоутробной родней". Оказывается, здесь земная логика нас подводит. Но если подняться над Галактикой и время измерять миллионами лет, то выявится истинное родство ночных светил, и иллюзия "неизменных" созвездий распадется в пыль. Одним из первых, кто столь непривычно взглянул на звезды, был американский астроном Олин Эгген.

Звезда - "Скороход"

Существует древнее, проверенное временем средство от долгой разлуки. Для этого расстающиеся должны выбрать на небе звезду и каждый вечер в условленное время обращать к ней свой взор. Знать, что близкий тебе человек смотрит сейчас на ту же звезду, поверьте, очень сильное чувство, почти прикосновение. Средство это было проверено мною в августе 2002 г., причем в качестве посредника мы с женой выбрали оранжевый Арктур, который легко найти на небе в это время года над западным горизонтом.

К моменту возвращения из отпуска у меня по вполне понятным причинам сложилось особое отношение к этой звезде. Захотелось узнать о ней чуточку больше, чем сообщает ее древнегреческое имя Арктур - "страж медведя" (прим.: по-гречески Арктос - медведь. Отсюда Арктиеа - страна белых медведей). (Надеюсь, вы догадались какого?) Начал читать и... потрясенный, со следующего вечера смотрел на звезду уже совсем другими глазами. А началось все с одного маленького факта: оказалось, звезда эта необычно быстро перемещается по небосводу.

Быстро движущиеся звезды - явление хорошо известное любителям астрономии. Кто, к примеру, не слышал о знаменитой звезде Барнарда из созвездия Змееносца, которая мчится по небу со скоростью около 10" в год. Но это красный карлик - маленькое холодное светило, которое даже несмотря на свою близость (6 св. лет) все равно не доступно невооруженному глазу. Арктур тоже красный, но гигант. Свою размеренную жизнь на главной последовательности он уже закончил. Его светимость более чем в сотню раз превосходит солнечную. Именно поэтому Арктур, расстояние до которого 36.7 св. лет, одна из ярчайших звезд неба.

Все это - известные факты, которые ничем особенно не выделяют Арктур на фоне остальных звезд небосвода, где красных гигантов разного калибра даже невооруженным глазом можно увидеть превеликое множество. А теперь изюминка: среди ярчайших звезд с блеском 1m и ярче Арктур занимает второе место после альфы Центавра по величине собственного движения по небу - 2.3" в год! С альфой Центавра все понятно: до нее всего 4 св. года и ее 3.7" в год оборачиваются в пространстве совсем незначительной скоростью относительно Солнца. А вот Арктур, который в девять раз дальше, действительно "мчится": его скорость относительно Солнца близка к 120 км/с!

Впервые это заметил еще в 1718 г. Эдмунд Галлей. Получается, что Арктур - мимолетный гость в семье наших созвездий. Сейчас он как раз оказался почти на минимальном расстоянии от Солнца (отсюда очень маленькая радиальная скорость: -5 км/с). Этот гигант появился на нашем небе всего полмиллиона лет назад. Ранние неандертальцы видели его как рядовую звездочку в созвездии Дракона, а через двадцать тысяч лет Арктур уже "получит прописку" в Деве. Еще через полмиллиона лет он скроется из виду навсегда.

И все же быстрое движение - не самая интересная тайна этого стремительно пролетающего через наш уголок Галактики звездного странника. Главная тайна впереди.

Олин Эгген

Американcкий астроном Олин Эгген (1919-1998). Снимок сделан в годы (1966-1977), когда Олин возглавлял обсерваторию Маунт-Стромло (Австралия).

Большинство астрономов XX в. пришли в астрономию стандартным путем: школа, институт и затем сразу погружение в среду профессиональных астрономов. У Олина Эггена, американца с европейскими корнями (отец - норвежец, мать - немка), этот путь оказался гораздо более длинным и эксцентричным. Трудности, стоявшие перед работниками сельскохозяйственных ферм США в 20-30-е годы прошлого века, на одной из которых и родился Олин, ложились в равной степени и на плечи родителей, и на плечи детей. Из класса, в котором он учился, к концу обучения дошло всего 14 человек. "Девизом нашего класса - вспоминает Олин, - были слова "Настойчивость преодолевает все". В условиях Великой депрессии, когда многие дети не могли получить даже среднего образования, они были очень актуальны.

Олин Эгген у 20-дюймового телескопа Гринвичской обсерватории (1950-е). Обратите внимание на маленький столик у его ног; там лежат книги и таблицы. Вот все, что нужно было Олину помимо головы для того, чтобы сидя у телескопа, собрать достаточно данных для своей знаменитой работы о рождении и динамической эволюции Галактики, написанной им в соавторстве с Линден-Беллом и Сендиджем в 1962 г. Она включена в список 100 самых значимых астрономических работ XX в. и не потеряла актуальности до сих пор. Среди астрономов она известна под названием "ЭЛС" (по первым буквам имен ее творцов).

Авторы бессмертной работы ЭЛС, посвященной формированию Галактики и кинематике ее звезд, - Эгген, Линден-Белл и Сендидж.

Окончив в 1940 г. Висконсинский Университет, Олин начинает свою карьеру, как... официант, затем бармен и даже пианист в ночном клубе. Вторая мировая война внесла в его жизнь большие коррективы. Олина приглашают на работу в Бюро стратегических служб, и он отправляется в качестве тайного агента в Германию, выдавая себя за торговца подшипниками. После окончания войны по миру стали распространяться научно-фантастические романы никому не известного автора Нило Неггэ... (Прочтите имя наоборот, и вам все станет ясно.)

Закончив карьеру военного в чине капитана и вернувшись в 1948 г. домой в Висконсин, Олин, наконец, получает ученую степень. С 1949 г. он устраивается работать ассистентом в Ликской обсерватории, где в совершенстве осваивает фотометрию на появившихся еще во время войны фотоумножителях, которые десятикратно повысили точность измерения блеска звезд и довели ее до 1%. Это умение, как и вообще умение виртуозно наблюдать, Олин пронес через всю жизнь.

А жизнь его побросала: главный ассистент Гринвичской обсерватории (1956-1961 гг.), профессор астрономии Калифорнийского Технологического института, работающий на обсерватории Хейла (1961-1966 гг.), директор горячо любимой им обсерватории Маунт Стромло в Австралии (1966-1977 гг.) и, наконец, ... наблюдающий астроном Межамериканской обсерватории в Серро Тололо (1977-1998 гг.). Однажды Олин признался: "В действительности я всегда ненавидел наблюдать - стоять всю ночь в темной комнате! Бр-р-р..." Но на вопрос, почему же он не поручит это кому-нибудь из ассистентов, он с широченной улыбкой ответил: "Просто я не знаю человека, который может получить данные с достаточной для меня точностью". Это не было бахвальством: мастерство Олина в работе с фотоумножителями было общепризнанным. В памятной речи, сразу после ухода Олина из жизни, один из его коллег по Межамериканской обсерватории признался: "Когда я впервые прибыл сюда в 1980 г. для проведения фотоэлектрической фотометрии на 60-дюймовом телескопе и узнал, что меня будет инструктировать сам Эгген, у меня задрожали коленки".

Олин Эгген первым ввел понятие движущихся звездных групп, самой известной из которых, пожалуй, являются Гиады. Главная идея, которую Олин хотел проиллюстрировать прямо на небе, заключается в том, что если звезды рождаются группами (то есть в компактных скоплениях или более обширных ассоциациях и даже комплексах), они должны иметь очень близкие пространственные скорости в Галактике, унаследованные от родительского облака. После рождения, рассуждал Олин, их скорости различаются лишь незначительно - из-за случайного собственного движения внутри скопления. Однако при движении по галактической орбите скопление вследствие своих конечных размеров и "испарения" неизбежно должно растянуться вдоль орбиты, и принять длинную трубкообразную форму. Это будет последний этап коллективной жизни его членов, который еще можно угадать с Земли. Если Солнцу случится оказаться внутри такой трубки, очевидно, входящие в нее звезды будут разбросаны по всему небу у нас над головой. Как их выделить? Прежде всего, по схожим пространственным скоростям.

В конце 1950-х годов, когда Олин решил проверить свою идею, задача определения пространственных скоростей звезд невероятно осложнялась отсутствием надежных параллаксов. Фактически это было главным препятствием (к счастью, оно его не остановило). В результате многолетней работы по сбору собственных движений и параллаксов звезд, которую он начал еще будучи сотрудником Гринвичской обсерватории и продолжал потом фактически до конца жизни, Олин нашел на небе почти тысячу звезд, которые с его точки зрения входили в большие звездные потоки. С тех пор их нередко (и по праву) называют движущимися группами Эггена.

Вот некоторые из них: поток Гиад, поток Вольф 630, поток Сириуса, поток 61 Лебедя, поток гамма Льва, поток сигма Кормы и, наконец, движущаяся группа Арктура (вот оно как выходит!).

После завершения работы астрометрического спутника "Гиппаркос" (Земля и Вселенная, 2003, № 5) в 1997 г. точность измеренных параллаксов звезд в окрестностях Солнца существенно увеличилась. На основании новых данных многие исследователи провели тщательную проверку реальности существования групп Эггена. Его идея в целом блестяще подтвердилась - потоки выделились еще четче. Правда, грубый критерий отбора звезд, использовавшийся Эггеном, был заменен более точным; некоторые звезды пришлось исключить из потоков, некоторые - добавить. Но в целом картину это не изменило.

Принадлежащие этим потокам светила имеют не только схожие пространственные скорости, но и близкий возраст, а также химический состав. Главное различие - лишь в эволюционном статусе их членов, которое очевидным образом следует из разброса начальных масс: тяжелые звезды эволюционируют быстрее. Все это тоже свидетельствует в пользу гипотезы Олина об общем происхождении звезд движущихся групп - бывших скоплений, которые со временем частично или полностью "испарились" и вытянулись в трубки. Теперь они представляют из себя "жидкие" потоки, иногда с небольшими плотными ядрами, как например Гиады и Ясли. В обширный поток Гиад входит еще множество звезд по всему небосводу, с возрастом около 600 млн. лет (включая Альдебаран).

Диаграмма скоростей смещения звезд в окрестности Солнца, в проекции на галактическую плоскость. Положение звезд выражены в прямоугольных координатах X, Y, Z (в начале координат Солнце), оси которых направлены, соответственно, в центр Галактики, в сторону галактического вращения и в направлении северного полюса Галактики. Скорости звезд относительно Солнца в этих координатах обозначают буквами U, V, W. Первые две компоненты скорости, отраженные на диаграмме, хорошо иллюстрируют идею Эггена выделения звездных потоков. К примеру звезды потока Гиад почти не отстают от галактического вращения в окрестности Солнца (фактически, у них нормальная скорость вращения, учитывая, что Солнце само обгоняет соседей на 12-15 км/с в направлении Y), зато ощутимо удаляются от центра Галактики (U порядка -40 км/с). Эллипсы отмечают скоростные характеристики еще трех известных групп нашего неба.

Прежде, чем мы раскроем тайну Арктура и его группы, давайте познакомимся с некоторыми другими, менее загадочными потоками.

Поток Плеяд и Местный Туннель

Движущаяся группа Плеяд объединяет в себе звезды с пространственными скоростями, близкими к скорости звездного скопления Плеяды. Другое название этого потока: Локальная Ассоциация. Будучи сравнительно молодым, он имеет сразу несколько подгрупп, возраст которых сильно различается - от 20 до 150 (возможно до 300) млн. лет, и ядра которых широко разбросаны вокруг Солнца. Самые молодые из них: подгруппа В1 с ядром в ассоциации Скорпиона-Центавра и подгруппа В2 с ядром в скоплении Персей OB3 (любителям астрономии оно известно как скопление около альфа Персея, яркого белого сверхгиганта, тоже принадлежащего потоку Плеяд).

Скопление около альфы Персея - ядро подгруппы В2 звездного потока Плеяд. Помимо ядра в Персее подгруппа В2 включает в себя некоторые звезды даже из других ОВ-ассоциаций пояса Гульда (например из ассоциации Цефей ОВ6).

Интерес к подгруппе В1 у астрономов сегодня особый. Он связан с загадкой, непосредственно касающейся нашей Солнечной системы. Хорошо известно, что в настоящее время гелиосферу (прим.: гелиосферой называют оболочку вокруг Солнечной системы, в которой доминирует плазма солнечного ветра. Имеет размер в 2 - 3 раза больше Солнечной системы за орбитой Плутона) окружает довольно протяженная область очень горячего (порядка миллиона кельвинов) и очень разреженного (0.01 частица/см3) газа, который полностью ионизован и залит морем мягкого рентгеновского излучения. Фактически, гелиосфера плывет в ней, как горошина в огромном океане. Этот океан горячей плазмы еще недавно называли Местный Пузырь. Местный, конечно, по галактическим масштабам: его поперечник достигает нескольких сотен световых лет. Что касается "пузыря", то его форма отличается от сферической. Более того, активное изучение его геометрии в последние годы показало, что он имеет плотные стенки лишь в направлении низких галактических широт и почти не имеет границ в области высоких, то есть свободно открывается в наддисковое пространство, заполненное столь же горячим газом галактической короны. Поэтому в последнее время его все чаще именуют Местным Туннелем, протыкающим диск насквозь.

Сечение Местного Туннеля плоскостью, перпендикулярной диску Галактики. Более плотные и холодные области показаны темным цветом. Раскаленный газ массой порядка 1000 М¤, заполняющий Туннель, буквально заливает его потоками мягкого рентгена, излучая 5х1036 эрг в секунду. Представьте себе: удельная светимость этого разреженного газа такая же, как у Солнца, в котором идут термоядерные реакции! Астрономы с пристрастием ищут того, кто эту энергию в него "закачал".