Арктур – ярчайшая звезда созвездия Волопаса

Арктур (Альфа Волопаса) – гигантская звезда спектрального типа K0 III, которая расположена в северном созвездии Волопаса. Это самая яркая звезда в созвездии и 4-я по яркости звезда на небе. С видимой звездной величиной -0,05 это самая яркая звезда в северном полушарии, она лишь слабее трех исключительно ярких южных звезд: Сириуса, Канопуса и Альфы Центавра. Арктур находится на расстоянии 36,7 световых лет от Земли.

Тип звезды

Арктур – гигантская звезда спектрального типа K0 III. Это самый яркий гигант класса K на небе, затмевающий Альдебаран (маг. 0,86) в созвездии Тельца и Поллукс (маг. 1,14) в созвездии Близнецов. Его абсолютная звездная величина составляет около -0,30.

Арктур, возраст которого оценивается в 7,1 миллиарда лет, немного старше Солнца (4,5 миллиарда лет). Звезда уже исчерпала запасы водорода в своем ядре, сошла с главной последовательности и расширился до гигантского размера. Она имеет примерно ту же массу, что и Солнце (1,08 массы Солнца), но увеличилась в 25,4 раза по сравнению с его размерами. По оценкам, температура поверхности составляет около 4 000 ºС, а яркость в 170 раз больше, чем у Солнца.

У Арктура нет никаких известных спутников, а это означает, что его масса не может быть измерена непосредственно. Оценочное значение 1,08±0,06  массы Солнца основано на эволюционном моделировании и наблюдаемых физических свойствах. Проведенный в 2012 году анализ изотопных соотношений углерода и кислорода на Арктуре и Альдебаране дал несколько более высокое значение – 1,2 массы Солнца.

Звезда также была объектом астеросейсмологических измерений, которые позволяют напрямую рассчитать ее массу, но текущее моделирование не считается точным. Однако, это полезно для сравнения с другими методами. Измерения дали значения 0,8±0,2 массы Солнца и размеры 27,9±3,4 солнечных радиусов.

Арктур превратится в белого карлика

Арктур недостаточно массивен, чтобы закончить свою жизнь как сверхновая. Вместо этого звезда закончит свою жизнь, сбросив внешнюю оболочку и сформировав планетарную туманность, оставив после себя компактного белого карлика. Солнце разделит эту судьбу через 4 миллиардов лет.

Предполагаемый возраст Арктура находится в диапазоне от 6 до 8,5 миллиардов лет, но фаза его эволюции неизвестна. Цветовой индекс указывает на то, что он вступил в ветвь красного гиганта и стадию сжигания водородной оболочки после исчерпания запасов водорода в его ядре. По мере того как он продолжает подниматься по ветви красного гиганта, часть гелия, оставшегося в его ядре, будет уплотняться в вырожденную материю, что увеличит плотность и температуру ядра.

Как только температура достигнет примерно 100 миллионов º, звезда воспламенит гелий, запуская синтез гелия в ядре. Это повысит температуру, которая, в свою очередь, увеличит скорость термоядерного синтеза, запуская неконтролируемую реакцию. Она вызовет вспышку гелия, очень короткую вспышку интенсивного синтеза гелия, длящуюся всего несколько минут, но имеющую выход энергии, сравнимый со всей нашей галактикой.

Исследования звезды

Исследование, проведенное учеными в 1998 году предположило, что звезда уже прошла стадию гелиевой вспышки и находится над горизонтальной ветвью (стадия сжигания гелиевой фазы в ядре у звезд с низким содержанием металлов).

Металличность Арктура составляет лишь треть от металличности Солнца, но у него более высокое соотношение альфа-элементов (кислорода, кремния, неона и т.д.) по сравнению с железом. Предполагается, что объект относится ко второй популяции звезд, образовавшихся из газа, который появился сразу после большого взрыва, в более раннее время Вселенной. Эти звезды очень редки в окрестностях Солнца, составляя всего 4% от всех звезд в окрестностях Солнечной системы.

Арктур имеет высокую скорость собственного движения – около 2 угловых секунд в год, потому что он расположен всего в 36,7 световых годах от нас. Единственной звездой первой величины с более высоким собственным движением является Альфа Центавра – ближайшая к Земле звездная система на расстоянии 4,37 световых лет.

Собственное движение Арктура было открыто английским астрономом сэром Эдмондом Галлеем в 1718 году. Галлей сравнил свои астрометрические измерения с данными греко-римского астронома Птолемея во 2 веке н.э. и обнаружил, что Арктур, Сириус и Процион смещались на небе с древних времен. Это осознание привело к открытию правильного движения в том, что ранее считалось “неподвижными” звездами.

Арктур имеет параллакс 88,83 миллисекунды в год с погрешностью 0,54 миллисекунды. Это дает погрешность в расстоянии 0,23 световых года.

Данные спутника Hipparcos свидетельствуют о том, что Арктур может быть двойной звездой с компаньоном на узкой орбите. Предполагаемый спутник примерно в 20 раз слабее Арктура, и его нахождение на близкой орбите делает звезду исключительно трудноразличимой.

Исследование, проводимое в 2005 году, не подтвердило его существование, но заявило, что анализ данных, полученных в результате интерферометрических измерений в ближнем инфракрасном диапазоне, предполагает наличие субгигантского компаньона, что подтверждает данные Hipparcos.

Светимость звезды Арктур

Арктур – одна из самых ярких звезд в нашем районе космоса. В видимом свете его выходная энергия в 110 раз больше солнечной, но большая часть излучения звезды приходится на инфракрасные волны, потому что у звезды более низкая температура поверхности, чем у Солнца. Её общая светимость примерно в 180 раз превышает солнечную.

Арктур имеет звездную величину в J-диапазоне -2,2. В ближнем инфракрасном диапазоне эта звезда слабее только красного сверхгиганта Бетельгейзе (-2,9) в созвездии Ориона и красной гигантской переменной звезды Мира R Doradus (-2,6) в созвездии Золотая Рыба.

Золотая Рыба звезды Арктур

Радиус Арктура в 25,4 раза больше солнечного. Хотя звезда ни в коем случае не крошечная, она меньше многих других гигантских звезд, включая такого же оранжевого гиганта, как Альдебаран (44,13 R_☉) и красный гигант Гакрукс (84 R_☉). Арктур крупнее ряда звезд III класса светимости, включая оранжевые гиганты Поллукс (8,8 R_☉) и Унукальхай (12 R_☉), желтый гигант Капелла (11,98 R_☉) и сине-белый гигант Хадар (13 R_☉).

Однако по размерам он даже близко не подходит к таким сверхгигантам, как Бетельгейзе (887 R_☉), Антарес (680-800 R _☉) и Денеб (203 R_☉), не говоря уже о таких рекордсменах по размеру, как красный сверхгигант UY Щита (1708 R_☉), не говоря уже о самых больших гигантах.

Планета

В 1993 году Арктур, Поллукс и Альдебаран были объектами исследования, в ходе которого были измерены лучевые скорости трех оранжевых гигантов. Группа ученых из Техасского университета в Остине обнаружила долгопериодические изменения относительных лучевых скоростей всех трех звезд. Они указывали на наличие субзвездного компаньона. Гипотетический спутник имел бы почти 12 масс Юпитера и обращался бы вокруг Арктура с расстояния в 1,1 астрономической единицы, что почти равно расстоянию от Земли до Солнца. Однако наличие спутника у Арктура пока не подтверждено. Авторы исследования пришли к выводу, что изменения лучевой скорости (с периодом 233 дня) в Арктуре, вероятно, были присущи звезде (из-за пульсаций, модуляции вращения или нагрева хромосферы) и не вызваны гравитацией вращающегося спутника.

Факты о звезде Арктур

Арктур обычно числится четвертой по яркости звездой на небе, потому что его затмевают только Сириус, Канопус и Альфа Центавра. Однако Альфа Центавра AB состоит из двух компонентов – Ригель Кентаурус (Альфа Центавра A) и Толиман (Альфа Центавра B) – оба из которых слабее Арктура, даже при том, что их общая величина составляет -0,27. Альфа Центавра A имеет видимую звездную величину + 0,01, а Альфа Центавра B + 1,33, в то время как Арктур светит с магнитудой -0,05. Это делает Арктура третьей ярчайшей звездой на небе.

Арктур – одна из 58 ярких звезд, которым присвоен особый статус в области астронавигации. Это единственная навигационная звезда в созвездии Волопаса.

Арктур не был виден с Земли примерно полмиллиона лет назад. Он двигался в нашем направлении и сейчас почти достиг своей ближайшей точки к Солнечной системе, двигаясь со скоростью 122 км/с относительно Солнца. Это будет самое близкое сближение примерно за 4000 лет, на несколько сотых светового года ближе, чем сейчас. Затем звезда начнет удаляться в южном направлении и еще через полмиллиона лет её вообще не будет видно невооруженным глазом.

Арктур является членом движущейся группы Арктура – группы звезд, которые имеют схожее собственное движение и, как полагают, физически связаны. В основном это старые звезды со значительно меньшим содержанием тяжелых элементов, расположенные в  Млечного Пути. Они не имеют одинаковых скоростей со звездами в плоскости Млечного Пути и движутся перпендикулярно галактическому диску. Было высказано предположение, что эти звезды произошли из меньшей галактики-спутника, которая давным-давно была поглощена Млечным Путем.

Ближайшим известным соседом Арктура является Муфрид – двойная звезда, расположенная почти на том же расстоянии от Солнца (37,2 световых года), которая появляется на небе рядом с Арктуром. Эти две звезды разделены всего 3,3 световыми годами. Наблюдатель с гипотетической планеты, вращающейся вокруг Арктура, увидит Мафрид звездой 2,5 звездной величины (примерно с яркостью Меркурия), в то время как наблюдателю с планеты, вращающейся вокруг Мафрида, Арктур покажется таким же ярким, как Венера (маг. от -4,92 до -2,98).

Происхождение названия

Название Арктур происходит от греческого и означает “страж медведя”. Арктур – традиционное название звезды. Оно использовалось по крайней мере с 8 века до нашей эры, когда на него ссылался греческий поэт Гесиод. Гесиод упомянул о восходе звезды через 50 дней после зимнего солнцестояния в своей книге “Труды и дни” (около 750 г. до н.э.).

Название было официально одобрено Рабочей группой Международного Астрономического Союза (МАС) по названиям звезд (WGSN) 30 июня 2016 года.

Мифология и название Арктура

Одна астрономическая традиция связывает Арктура с мифологией вокруг Аркаса, который собирался застрелить и убить свою собственную мать Каллисто, которая была превращена в медведя. Зевс предотвратил их неминуемую трагическую судьбу, превратив мальчика в созвездие Волоаса, названное греками Арктофилаксом “медвежьим стражем”, а его мать  – Большую Медведицу (греч. Arctos “медведь”). 

Одна интересная история об Арктуре относится к выставке “век прогресса” 1933 года в Чикаго. Её организаторы придумали эффектный способ открыть шоу. Они использовали свет от звезды Арктур, который проходил через телескоп на фотоэлемент. Фотоэлемент в свою очередь работал как переключатель, который включал основные прожекторы, чтобы открыть выставку.

Кроме того, в 1893 году (за 40 лет до выставки 1933 года) в Чикаго проходила Всемирная ярмарка. В то время астрономы считали, что Арктур находится на расстоянии 40 световых лет от нас. Поэтому они думали, что свет покинул Арктур в конце ярмарки 1893 года и путешествовал в течение 40 лет через космос. Свет от звезды олицетворял олимпийского факелоносца, который открыл выставку 1933 года.

Расположение на небе

Арктур – одна из самых простых звезд для поиска. Она не только исключительно яркая и является частью двух выдающихся весенних астеризмов, но и на нее указывают три звезды на рукоятке Большой Медведицы – Алиот, Мицар и Алькаид. Арктур и Спика являются частями Весеннего Треугольника и Бриллиант Девы – двух астеризмов, которые заметны на небе во время весны в северном полушарии. Третья вершина Весеннего треугольника отмечена ярким Регулом. Иногда за астеризм принимают меньший равносторонний треугольник, образованный Арктуром, Спикой и Денеболой во Льве.

Наблюдательные данные
Прямое восхождение	14ч 15м 39,6720с
Склонение	+19° 10′ 56,677″
Расстояние	36,7 ± 0,3 св. года(11,24 ± 0,09 пк)
Видимая звёздная величина (V)	−0,05
Созвездие	Волопас
Физические характеристики
Масса	1–1,5 масс Солнца
Радиус	25,7 ± 0,3 радиуса Солнца
Возраст	>4.6⋅109 лет
Температура	4000º С
Светимость	210 ± 10 светимости Солнца
Металличность	17–32% Солнчной
Вращение	<17
Другие обозначения Alramech, Abramech, α Boötis, 16 Boötes, HD124897, HR 5340, BD+19°2777, GCTP 3242.00, GJ541, LHS 48, and HIP 69673.