Сириус B
Сириус B — белый карлик, гравитационно связанный с Сириусом A, ярчайшей звездой земного ночного неба. При массе почти как у Солнца он немного меньше Земли по диаметру. До системы около 8,6 светового года; Сириус B — ближайший известный белый карлик.[6][1]
В видимом свете он примерно в 10 тысяч раз слабее главной звезды. Поэтому яркий Сириус легко заметить невооружённым глазом, а его компактный спутник требует телескопа и хороших условий наблюдения.[1]
Размеры и физические характеристики
Радиус Сириуса B составляет около 5630 км, диаметр — примерно 11 270 км. Это немного меньше земного диаметра, однако масса белого карлика достигает 1,02 солнечной. Огромное количество вещества сосредоточено в объёме небольшой планеты.[2]
Средняя плотность, рассчитанная по массе и радиусу, составляет около 2,7 млн г/см³. Кубический сантиметр вещества при такой средней плотности имел бы массу примерно 2,7 тонны. Внутри плотность неоднородна и возрастает к центру.[2][7]
Притяжение у поверхности примерно в 400 тысяч раз сильнее земного. Такая гравитация существенно влияет и на спектр: свет теряет энергию при выходе из глубокого гравитационного поля звезды.[6][4]
Температура и светимость
Сириус B горячее своего яркого соседа. Его эффективная температура составляет около 25 тысяч К, тогда как у Сириуса A — примерно 10 тысяч К. Тем не менее суммарная светимость белого карлика составляет лишь около 2,5 % солнечной: излучающая поверхность у него очень мала.[1][2]
Значительная часть излучения приходится на короткие волны. Поэтому соотношение яркостей компонентов зависит от диапазона наблюдений: система выглядит по-разному в видимом свете и в рентгеновских лучах.[8]
Внутреннее строение
Сириус B представляет собой оставшееся после эволюции звезды плотное ядро. Его свойства согласуются с моделью белого карлика с углеродно-кислородными недрами и внешней водородной атмосферой. В спектре заметны линии водорода, по которым исследуют температуру, гравитацию и движение звезды.[4]
Сжатие белого карлика сдерживает преимущественно давление вырожденных электронов. Оно связано с квантовыми свойствами вещества и позволяет компактному остатку существовать без того ядерного горения, которое поддерживает звёзды главной последовательности. Белый карлик постепенно расходует накопленную тепловую энергию и остывает.[7]
Происхождение и возраст
Предшественник Сириуса B был значительно массивнее нынешнего Сириуса A. В расчётах Liebert и соавторов его начальная масса оценивалась примерно в 5 солнечных. Такая звезда прошла основные стадии ядерной эволюции быстрее, сбросила внешние слои и оставила компактный остаток.[3]
Необходимо различать полный возраст звезды и время, прошедшее после образования белого карлика. Общий возраст системы оценивается примерно в 230–250 млн лет, а стадия охлаждения Сириуса B длится около 125 млн лет. Эти величины получают из моделей звёздной эволюции и охлаждения; они зависят от принятых состава и исходных параметров.[3]
Таким образом, небольшой нынешний размер Сириуса B не отражает размер его предшественника. На более ранних стадиях это была обычная массивная звезда, а затем расширявшаяся звезда-гигант, терявшая вещество.[3][7]
Орбита в двойной системе
Сириус A и B обращаются вокруг общего центра масс примерно за 50 лет. Изменение их взаимного положения позволило определить массы динамическим методом — по орбитальному движению. Это даёт независимую проверку результатов, полученных из спектра белого карлика.[1][4]
Видимое соседство с очень ярким Сириусом A осложняет измерения. Рассеянный свет главного компонента загрязняет спектр белого карлика, особенно при наземных наблюдениях. Телескоп Hubble позволяет лучше разделять звёзды и исследовать слабый компонент.[9]
Гравитационное красное смещение
В сильном гравитационном поле Сириуса B длины волн выходящего излучения увеличиваются. Этот эффект называют гравитационным красным смещением. Его можно измерить по смещению спектральных линий, отделив гравитационный вклад от движения наблюдателя и обеих звёзд.[4]
В работе 2018 года по наблюдениям спектрографа STIS на Hubble получили величину, эквивалентную скорости 80,65 ± 0,77 км/с. Это не скорость удаления Сириуса B, а способ численно выразить гравитационное смещение. Полученная по нему масса — 1,017 ± 0,025 солнечной — согласовалась с динамическим результатом.[4]
Открытие и наблюдения
В 1844 году Фридрих Бессель предположил существование невидимого спутника по отклонениям в движении Сириуса. В 1862 году Альван Кларк увидел слабую звезду рядом с ярким компонентом во время испытаний телескопа. Объект оказался одним из важнейших примеров звезды с необычным сочетанием высокой температуры, малой светимости и большой массы.[9][6]
В октябре 1999 года систему наблюдала рентгеновская обсерватория Chandra. На её изображении Сириус B является ярким источником, хотя в оптическом диапазоне полностью уступает Сириусу A. Горячая поверхность белого карлика позволяет исследовать его мягкое рентгеновское излучение.[6][8]
На опубликованном изображении Hubble Сириус B виден как маленькая точка слева внизу от главной звезды. Лучи и кольца вокруг яркого компонента создаёт оптика телескопа; это не окружающая звёзды туманность.[10]
См. также
Источники
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 The Dog Star, Sirius, and Its Tiny Companion // NASA, ESA; Hubble.
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 Bond H. E. et al. The Sirius System and Its Astrophysical Puzzles: Hubble Space Telescope and Ground-Based Astrometry // The Astrophysical Journal. 2017. Vol. 840. Article 70.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Liebert J. et al. The Age and Progenitor Mass of Sirius B // The Astrophysical Journal Letters. 2005. Vol. 630. P. L69–L72.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Joyce S. R. G. et al. The Gravitational Redshift of Sirius B // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2018. Vol. 481. P. 2361–2370.
- ↑ 5,0 5,1 Sirius B // SIMBAD Astronomical Database, CDS.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Sirius A & B // Chandra X-ray Observatory, NASA/CXC. 26 сентября 2000.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 White Dwarfs & Planetary Nebulas // Chandra X-ray Observatory, NASA/CXC.
- ↑ 8,0 8,1 Sirius B: A Small Star with a Big Shine // NASA HEASARC, High Energy Astrophysics Picture of the Week.
- ↑ 9,0 9,1 Astronomers Use Hubble to 'Weigh' Dog Star's Companion // NASA Science. 13 декабря 2005.
- ↑ Sirius A and B, Hubble Image // NASA, ESA, H. Bond (STScI), M. Barstow (University of Leicester); описание изображения на Wikimedia Commons.
