Ахернар

Ахернар Звёзды

Речь сегодня пойдёт об удивительной плоской звезде Ахернар. Многие знают, что наша планета немного сплюснута у полюсов и разница между экваториальным и полярным радиусом примерно 20 километров. Газовые гиганты, намного более сплюснутые, у Юпитера полярный радиус короче экваториального более чем на 4 500 километров, а у Сатурна и вообще почти на 6 000 километров. Однако, очевидно, что просто сравнивать разницу радиусов в километрах смысла немного, ведь планеты разного размера.

Поэтому существует такой параметр, как эллиптичность, которая позволяет сравнивать, насколько одно тело сплюснута сильнее другого. Его можно посчитать, например, так f = a —  b/ a и если мы подставим значение полярного, экваториального радиуса Юпитера, то как раз получим значение эллиптичности равное 0, 06487. У Земли она равна примерно 0,003, а у Сатурна 0, 09, и это ещё не упоминается карликовая планета Хаумеа. Эллиптичность Солнца равна 0, 00005. Полярный и экваториальный радиус отличается всего на 5 километров, то есть в Солнечной системе наша звезда ближе всего к идеальному шару.

Характеристики Ахернар

И вроде бы Ахернар тоже звезда, но выглядит она иначе, это почти плоская звезда. Ахернар это самая яркое светило в созвездии Эридана — это созвездие южного полушария. Это горячая голубая звезда массой более шести солнечных, она относится к спектральному классу B, так и вот она-то далека от идеального шара. Она является частью двойной системы и масса компаньона около двух солнечных масс. Она находится внизу первого десятка самых ярких звёзд на ночном небе на территории России она не видна.

Ахернар удалён от нас примерно на 140 световых лет. Фото ниже примерно так оно может выглядеть. По современным оценкам её полярный диск на 50 процентов короче экваториального, то есть она очень сильно сплюснута. И на сегодняшний день является одной из самых, если вообще не самой «плоской» звездой.
Учитывая, что, обычно думая о звезде, представляешь что-то круглое, Ахернар действительно кажется странным. Однако, думаю, многие уже догадались, в чём причина такой необычной формы.

Ахернар – плоская звезда
Ахернар – плоская звезда

Уже упомянутая карликовая планета Хаумеа имеет достаточную массу, чтобы быть сферической, но она выглядит так из-за очень быстрой скорости вращения вокруг оси. Ну кроме самого факта необычной формы здесь ещё много чего интересного.

Характеристики Ахернар
Характеристики Ахернар

Откуда мы знаем, что звезда плоская

Ну, откуда мы вообще знаем, что она такая сплюснутой формы. Ну вы скажите, посмотри в телескоп, приблизь посильнее, узнай форму. Погоди, во-первых, мы сильно ограничены угловым разрешением нашего оптического прибора.

Угловое разрешение — это, грубо говоря, наименьший угол при котором оптический прибор сможет различить два находящихся рядом объекта, как два отдельных объекта. Например, два столба достаточно близко они видны как отдельные, но на определённом расстоянии, они сольются в один, поскольку углового разрешения наших глаз уже будет недостаточное. Чем выше угловое разрешение оптической системы, тем больше деталей мы увидим и для того чтобы увеличить угловое разрешение нужна большая апертура.

Если речь идёт об одиночном телескопе это проще говоря, размер главного зеркала, чем больше зеркало, тем выше разрешение. Когда мы наблюдаем в телескоп, например, двойную звёздную систему при недостаточном разрешение, звезда будет казаться одинарный, но при большом угловом разрешение, мы уже сможем различить обе звезды в системе и это применимо и к форме объектов.

Мы можем разделить источники на протяжённые и точечные. Когда люди наблюдают невооружённым глазом, например, Юпитер, его часто путают с просто яркой звездой. Однако опять же, если посмотреть на него в любительский телескоп, мы уже сможем увидеть что-то похожее на планету, то есть телескоп разрешает планету уже никак точку, а как диск с определённым радиусом и получается это протяжённый источник.

Но если мы будем наблюдать в любительский телескоп любую звезду, она будет для нас точечным источником. На самом деле это некоторое упрощение, но суть передаёт, главное, что мы с вами не сможем увидеть звезду как диск, поскольку у любительского телескопа просто недостаточно углового разрешения даже для самых близких светил. Это во многом касается не только любительских телескопов новым и крупных научных инструментов.

Хотя, например, на фотографиях, они не занимают лишь один пиксель и кажутся разного размера это скорее представление их яркости, так что тут поверхность звёзд тоже не разрешено. На сегодняшний день очень мало изображений, на которых действительно разрешена их поверхность. Лучшие и наиболее известные примеры — это радиоизображения Бетельгейзе, изображение Антареса созданная с помощью инфракрасных данных интерферометра и ещё одно изображение поверхности звезды Пи¹ Журавля, созданные также с помощью интерферометра VLT.

А вот вам ссылка на подборку разрешённых звёзд именно в виде списка тут, безусловно, не всё, но хоть что-то. Ну и по каждой отдельной звезде можно пойти по ссылке на источник и проверить. Эта таблица позволяет нам наглядно увидеть, что разрешённые звёзды — это либо сверхгигант и вроде того же Антареса или звёзды расположены достаточно близко к Земле. Ну и, главное, что почти все изображения, полученные не одиночными телескопами, а интерферометрами.

Да мы можем разрешить галактику, удалённую от нас на миллиард световых лет, с помощью одного телескопа Хаббл, у которого по современным меркам не такой уж и большое главное зеркало диаметром 2,4 метра. Но звёзды несравнимо меньше, пусть они и находятся ближе. Да в теории мы можем увеличивать апертуру телескопа и это тоже делается, но в определённый момент возникают технологические ограничения.

Но есть другой способ увеличить разрешающую способность. Использовать интерферометры, системой телескопов, объединённых в сети и работающие как один инструмент. Напомню, что, грубо говоря, если у нас есть два телескопа и мы установим их на расстояние в 100 метров друг от друга и объединим в сеть у нас будет интерферометр с базой 100 метров. И как бы виртуальный телескоп с угловым разрешением, как у телескопа с апертурой 100 метров.

Да есть много нюансов, нужно систему очень точно синхронизировать, ещё минус в том, что при наличии виртуального 100 метрового телескопа у нас нет реальный собирающий площади такого размера, так что повышается только угловое разрешение, но объём собранной информации всё равно ограничен зеркалами небольших размеров. Иногда это отчасти компенсируется вращением Земли, как в проекте телескопа горизонт событий. Радиоинтерферометра сверх длинной базой, который получил первое изображение чёрной дыры. Тогда фактически был создан виртуальный телескоп размером с Землю и вращение Земли позволяла как бы заполнить большую площадь и фактически получить больше собирающие поверхности.

Как узнали, то что знаем

Ну а теперь давайте вернём к нашей плоской звезде Ахернар. Да у нас есть более прямые изображения других сплюснутых звёзд, но здесь всё немного сложнее. Как я уже было сказано такая необычная форма связано со скоростью вращения. Линейная скорость вращения Солнца на экваторе 2 километра в секунду. Ахернар же вращаются со скоростью около 250 километров в секунду и если сравнивать орбитальные периоды в днях, то Ахернар, который больше и массивнее Солнца делает оборот вокруг оси примерно за два дня, тогда как Солнцу на это требуется 25 дней на экваторе.

Откуда мы можем знать скорость вращения звёзд, если в большинстве случаев, мы наблюдаем их как точечные источники. Здесь нам помогает эффект Доплера. Спектральные линии объекта смещаются в красную часть спектра, если объект удаляется от нас и в синюю, если приближается к нам. Так мы можем узнать немало об объекте от лучевой скорости до массы, например, в двойных системах. Но когда вращается сама звезда, при условиях, что мы смотрим не строга на её полюс, одна часть звезды приближается к нам, а другая удаляется. Если бы мы наблюдали отдельно участок, который от нас удаляется условная спектральная линия, смещалась бы в красную часть спектра, так же, как и приближающегося участка в синюю. Но вновь всплывает тот факт, что мы наблюдаем звезду как точечный источник, значит, мы регистрируем сигнал сразу от всех участков звезды.

Ахернар

Эффекты накладываются друг на друга и в результате спектральная линия становится шире и скорость вращения влияет на то насколько шире спектральная линия для наблюдателя на Земле, ведь таким образом учёные могут рассчитать скорость вращения звезды.

Вообще сам факт того что мы знаем, как быстро вращается звезда, говорит о том, что она должна быть сплюснутого полюсов, но ещё о форме Ахернара говорят наблюдения на интерферометр
VLT или очень большого телескопа.

Вообще обсерватория VLT состоит из нескольких крупных телескопов, но при измерениях формы Ахернар были использованы две пары тестовых 40 сантиметровых телескопов. Зато система позволяет их размещать в разных точках. Сейчас мы не будем разбирать это в деталях.

Итак, при инфракрасных наблюдениях использовались две базы, одна 140 метрового, и другая 66 метров. С такой расстановкой телескопов интерферометра проводились наблюдения через определённые промежутки времени. Благодаря вращению Земли удавалось измерять угловой размер звезды чуть в разных направлениях и вот проекция наблюдений в разное время.

Ахернар

Здесь мы уже видим пары точек от отдельных наблюдений, по этим множественным измерением размера был восстановлен профиль звезды и оказалось, что она имеет столь сплюснутую форму. Причём показан и максимально возможное значение. Ведь звезда к нам повёрнутым не строго экватором, а под определённым углом, так что на деле она, может быть, сплюснутый ещё сильней.

По оценкам учёных скорость вращения Ахернара очень близко к пределу скорости, при которой звезда остаётся стабильной. А вообще столь быстрое вращение, кроме необычной формы порождает и другие интересные эффекты. Возможно, звезда окружена около звёздным экваториальным диском из газа. Присутствие вещества вокруг звёзды указывают и инфракрасные наблюдения, а также моделирование.
А ещё звезда, вероятно, подвержена так называемому гравитационному потемнению. Из-за быстрой скорости вращения и такой формы на полюсах и на экваторе сильно отличается ускорение свободного падения и у региона, в которых ближе к полюсу выше температура поверхности и эти области ярче, а на экваторе, наоборот, холоднее и темнее. И чем быстрее вращение, тем сильнее эффект. У Ахернара температуры поверхности в разных областях может отличаться в два раза, 20 000 кельвинов у полюсов и 10 000 у экватора.

Прямое изображение других светил

Мы пока не видели формы Ахернара на прямом изображение. Однако среди небольшого количества разрешённых звёзд есть и быстро вращающиеся, подобные Ахернару. Такие наблюдения проводились в обсерватории Чара — это интерферометр, состоящий из 6 телескопов с метровыми зеркалами и базами длиной до 331 метра и достаточно высоким угловым разрешением.

Вот несколько изображений, сделанных Чара и на изображении наложены сетка. Здесь мы видим Регул, а, точнее доминирующую звезду в каратной системе Регула, Рас Альхаге, Альтаир, Альдерамин и Каф, звезды, которые вы не раз видели даже невооружённым глазом.

И ещё, возможно, у кого-то с момента первого упоминания быстрого вращения зудит вопрос, а как же пульсары, где один оборот за два дня у Ахернара и где миллисекундные пульсары, которые делают сотни оборотов за секунду. Почему же тогда на визуализации их не показывают сплюснутыми.

Но здесь, конечно, совершенно разные условия, средняя плотность Ахернара намного ниже плотности воды, тогда как нейтронные звёзды одни из наиболее плотных объектов во вселенной. Кроме того, сжимающие силе вращение противостоит невероятной мощности магнитное поле нейтронной звезды, так что, наоборот, поверхность нейтронных ближе всего к идеальной сфере во вселенной, хотя и они не идеальны. А вообще хочется сказать что такие необычные свойства объектов и интересные эффекты и какие методы используются, чтобы получить данные о далёких космических объектах это очередной пример того что реальности науки намного интересней любой конспирологии.

Оцените статью
Добавить комментарий