Алгол: Переменная звезда в созвездии Персея

Введение

Затемняющаяся переменная звезда в созвездии Персея

b v = −0.05

Обозначаемая Бета Персея (β Persei, сокращенно Бета Пер, β Per), известная в разговорной речи как Звезда-демон, является яркой кратной звездой в созвездии Персея и одной из первых переменных звезд, не являющихся новыми, которые были открыты. Алгол – это тройная звёздная система, состоящая из Бета Персея Aa1, Aa2 и Ab, в которой горячая, яркая первичная звезда β Persei Aa1 и более крупная, но холодная и тусклая β Persei Aa2 регулярно проходят друг перед другом, вызывая затмения. Таким образом, блеск Алгола обычно почти постоянен и равен 2,1, но регулярно падает до 3,4 каждые 2,86 дня во время частичных затмений длительностью около 10 часов. Вторичное затмение, когда более яркая первичная звезда закрывает более тусклую вторичную, очень слабо выражено и может быть обнаружено только фотоэлектрически. Алгол дал название своему классу затмевающих переменных звёзд, известных как переменные типа Алгола.

История наблюдений

Древний египетский календарь, в котором отмечались счастливые и несчастливые дни, составленный около 3200 лет назад, считается самым древним историческим свидетельством об открытии Алгола. Связь Алгола с демоническим существом (горгоной в греческой традиции, гулем в арабской традиции) позволяет предположить, что его переменность была известна задолго до XVII века, однако неопровержимых доказательств этому до сих пор нет. Арабский астроном аль-Суфи не упоминал о какой-либо изменчивости звезды в своей «Книге неподвижных звезд», опубликованной около 964 года. Переменность Алгола была отмечена в 1667 году итальянским астрономом Джеминиано Монтанари, но периодический характер изменений его яркости был признан лишь спустя более чем столетие, когда британский астроном-любитель Джон Гудрик также предложил механизм, объясняющий изменчивость звезды. В мае 1783 года он представил свои результаты Королевскому обществу, предположив, что периодическая изменчивость вызвана темным телом, проходящим перед звездой (либо тем, что сама звезда имеет более темный участок, который периодически обращен к Земле). За этот доклад он был удостоен медали Копли. В 1881 году астроном Гарвардской обсерватории Эдвард Чарльз Пикеринг представил доказательства того, что Алгол является двойной системой с затмениями. Это было подтверждено несколько лет спустя, в 1889 году, когда астроном Потсдамской обсерватории Герман Карл Фогель обнаружил периодические доплеровские сдвиги в спектре Алгола, указывающие на изменения радиальной скорости этой двойной системы. Таким образом, Алгол стал одной из первых известных спектроскопических двойных систем. Джоэл Степбинс из обсерватории Университета Иллинойса использовал ранний фотометр на основе селеновых элементов для проведения первого фотоэлектрического исследования переменной звезды. Кривая блеска показала второй минимум и эффект отражения между двумя звездами. Некоторые трудности в объяснении наблюдаемых спектроскопических особенностей привели к предположению о возможном присутствии третьей звезды в системе; четыре десятилетия спустя это предположение было подтверждено.

Система

Алгол — многозвездная система, состоящая из трех подтвержденных и двух предполагаемых звездных компонентов. С точки зрения Земли, Алгол Aa1 и Алгол Aa2 образуют затмевающую двойную систему, поскольку их орбитальная плоскость содержит линию видимости к Земле. Двойная пара разделена всего 0,062 астрономической единицы (а.е.), в то время как третья звезда в системе (Алгол Ab) находится на среднем расстоянии 2,69 а.е. от пары, а общий орбитальный период трио составляет 681 земной день. Общая масса системы составляет около 5,8 солнечных масс, а соотношение масс Aa1, Aa2 и Ab составляет примерно 4,5:1:2. Три компонента ярной тройной звезды ранее, и иногда до сих пор, обозначаются как β Per A, B и C. Вашингтонский каталог двойных звезд указывает их как Aa1, Aa2 и Ab, с двумя очень слабыми звездами B и C на расстоянии около одной угловой минуты. Также указаны еще пять слабых звезд в качестве спутников. Близкая пара состоит из звезды главной последовательности спектрального класса B8 и гораздо менее массивного субгиганта K0, сильно искаженного более массивной звездой. Эти две звезды обращаются друг вокруг друга каждые 2,9 дня и испытывают затмения, вызывающие изменения яркости Алгола. Третья звезда обращается вокруг этих двух каждые 680 дней и является звездой главной последовательности типа A или F. Она была классифицирована как звезда типа Am, но это сейчас считается сомнительным. Изучение Алгола привело к «парадоксу Алгола» в теории звездной эволюции: хотя компоненты двойной звезды формируются одновременно, и массивные звезды эволюционируют гораздо быстрее, чем менее массивные, более массивная компонента Алгола Aa1 все еще находится на главной последовательности, а менее массивная Алгола Aa2 является субгигантом на более поздней стадии эволюции. Парадокс можно разрешить, предположив перенос массы: когда более массивная звезда стала субгигантом, она заполнила свою долю Роше, и большая часть массы перешла к другой звезде, которая все еще находится на главной последовательности. В некоторых двойных системах, подобных Алголу, можно наблюдать поток газа. Поток газа между первичной и вторичной звездами в Алголе был визуализирован с помощью доплеровской томографии. Эта система также демонстрирует вспышки в рентгеновском и радиодиапазонах. Считается, что рентгеновские вспышки вызваны взаимодействием магнитных полей компонентов A и B с потоком переносимой массы. Радиовспышки могут быть вызваны магнитными циклами, подобными солнечным, но поскольку магнитные поля этих звезд в десять раз сильнее солнечного, эти радиовспышки более мощные и продолжительные. Вторичный компонент был идентифицирован как источник радиоизлучения в Алголе с использованием интерферометрии со сверхдлинной базой Лестрадом и соавторами. Циклы магнитной активности во вторичном компоненте, активном в хромосфере, вызывают изменения в его радиусе вращения, которые связаны с повторяющимися изменениями орбитального периода порядка ≈ e = −5 посредством механизма Апплегата. Перенос массы между компонентами в системе Алгола невелик, но может быть значительным источником изменения периода в других двойных системах типа Алгола. Алгол находится примерно в 92,8 световых лет от Солнца, но около 7,3 миллиона лет назад он прошел на расстоянии 9,8 световых лет от Солнечной системы, и его видимая звездная величина была около −2,5, что значительно ярче, чем Сириус сегодня. Поскольку общая масса системы Алгола составляет около 5,8 солнечных масс, при ближайшем прохождении это могло создать достаточную гравитацию, чтобы в некоторой степени возмутить облако Оорта Солнечной системы и, следовательно, увеличить количество комет, входящих во внутреннюю Солнечную систему. Однако, предполагается, что фактическое увеличение числа столкновений комет было довольно небольшим.

Algol is a multiple star system with three confirmed and two suspected stellar components. From the point of view of the Earth, Algol Aa1 and Algol Aa2 form an eclipsing binary because their orbital plane contains the line of sight to the Earth. The eclipsing binary pair is separated by only 0.062 astronomical units (au) from each other, whereas the third star in the system (Algol Ab) is at an average distance of 2.69 au from the pair, and the mutual orbital period of the trio is 681 Earth days. The total mass of the system is about 5.8 solar masses, and the mass ratios of Aa1, Aa2, and Ab are about 4.5 to 1 to 2. The three components of the bright triple star used to be, and still sometimes are, referred to as β Per A, B, and C. The Washington Double Star Catalog lists them as Aa1, Aa2, and Ab, with two very faint stars B and C about one arcmin distant. A further five faint stars are also listed as companions. The close pair consists of a B8 main sequence star and a much less massive K0 subgiant, which is highly distorted by the more massive star. These two orbit every 2.9 days and undergo the eclipses that cause Algol to vary in brightness. The third star orbits these two every 680 days and is an A or F type main sequence star. It has been classified as an Am star, but this is now considered doubtful. Studies of Algol led to the Algol paradox in the theory of stellar evolution: although components of a binary star form at the same time, and massive stars evolve much faster than the less massive stars, the more massive component Algol Aa1 is still in the main sequence, but the less massive Algol Aa2 is a subgiant star at a later evolutionary stage. The paradox can be solved by mass transfer: when the more massive star became a subgiant, it filled its Roche lobe, and most of the mass was transferred to the other star, which is still in the main sequence. In some binaries similar to Algol, a gas flow can be seen. The gas flow between the primary and secondary stars in Algol has been imaged using Doppler Tomography. This system also exhibits x ray and radio wave flares. The x ray flares are thought to be caused by the magnetic fields of the A and B components interacting with the mass transfer. The radio wave flares might be created by magnetic cycles similar to those of sunspots, but because the magnetic fields of these stars are up to ten times stronger than the field of the Sun, these radio flares are more powerful and more persistent. The secondary component was identified as the radio emitting source in Algol using Very long baseline interferometry by Lestrade and co authors. Magnetic activity cycles in the chromospherically active secondary component induce changes in its radius of gyration that have been linked to recurrent orbital period variations on the order of ≈ e=−5 via the Applegate mechanism. Mass transfer between the components is small in the Algol system but could be a significant source of period change in other Algol type binaries. Algol is about 92.8 light years from the Sun, but about 7.3 million years ago it passed within 9.8 light years of the Solar System and its apparent magnitude was about −2.5, which is considerably brighter than the star Sirius is today. Because the total mass of the Algol system is about 5.8 solar masses, at the closest approach this might have given enough gravity to perturb the Oort cloud of the Solar System somewhat and hence increase the number of comets entering the inner Solar System. However, the actual increase in net cometary collisions is thought to have been quite small.

Имена

Бета Персея — это обозначение Баера звезды.

Официальное название Algol

Название Алгол происходит от арабского رأس الغول raʾs al ghūl: голова (raʾs) чудовища (al ghūl) (см. "гуль"). Английское название «Звезда-Демон» было взято из арабского названия. В 2016 году Международный астрономический союз организовал Рабочую группу по названиям звёзд (WGSN) для каталогизации и стандартизации собственных имён звёзд. Первый бюллетень WGSN за июль 2016 года содержал таблицу первых двух групп имён, утверждённых WGSN, включая название Algol для этой звезды. Оно внесено в Каталог имён звёзд МАС.

Призрак и демоническая звезда

Алгол назывался Rōsh ha Sāṭān или "Голова Сатаны" в еврейском фольклоре, как утверждал Эдмунд Чилмид, который называл его "Головой дьявола" или Рош хассатан. Латинское название Алголя с XVI века было Caput Larvae или "Голова призрака". Поскольку Медуза — горгона, звезду также называют Горгонея Прима, что означает "Первая звезда горгоны". По словам Р. Х. Аллена, звезда носила зловещее имя Цзэй Шэ 積屍 (Цзи Ши), означающее "Накопление трупов".

Культурное значение

Исторически, эта звезда приобрела прочную связь с жестоким насилием в самых разных культурах. В «Тетрабиблосе», астрологическом тексте II века, написанном александрийским астрономом Птолемеем, Алголь упоминается как «Горгона Персея» и ассоциируется со смертью через обезглавливание – тема, перекликающаяся с мифом о победе героя Персея над змееволосой горгоной Медузой. В астрологии фиксированных звезд Алголь считается одной из самых злополучных звезд на небе.