Сириус и Процион, две «собачьи» звезды, довольно серьезно отличаются друг от друга по физическим характеристикам — по массе, температуре, размерам и светимости. Сириус, как и Солнце, звезда Главной последовательности — она светит за счет происходящих в ядре реакций превращения водорода в гелий. Ядро Проциона состоит уже в основном из гелия, и звезда начала сходить с Главной последовательности, превращаясь в субгигант. Можно сказать, что Процион эволюционно старше Сириуса.

Но при всех различиях, есть и то, что объединяет эти звезды. Во-первых, обе звезды возглавляют «пёсьи» созвездия. (И это довольно забавно!) Во-вторых, Сириус и Процион близки к нам — расстояние до Сириуса составляет всего 8 световых лет, а Проциона располагается вдвое дальше. Это поразительный факт, ведь не только в пространстве, но и на нашем небе эти звезды расположены по соседству друг от друга, в то время как остальные яркие звезды зимы находятся гораздо дальше от Земли.

созвездия Большого и Малого Пса

Созвездия Большого и Малого Пса на небе находятся к востоку от Ориона. Рисунок: Stellarium

Третий факт, объединяющий обе звезды: и Сириус, и Процион имеют высокие собственные движения по небу. То есть они заметно перемещаются на фоне других звезд. Сириус пройдет на небе угловое расстояние, равное видимому размеру Луны за 1250 лет, а Процион — за 1450 лет. Такое довольно быстрое движение по небу (поверьте, относительно других звезд это довольно резвое движение!) обусловлено, конечно, близостью Сириуса и Проциона к Земле.

Но есть и четвертый, быть может, самый поразительный факт — наличие у обоих звезд необычных спутников. Как известно, не только планеты могут вращаться вокруг звезд, как это обстоит в Солнечной системе. Звезды часто живут парами, реже по трое, но бывают и четырехкратные, и пятикратные звездные системы. Если бы у Солнца в качестве одного из спутников была бы небольшая звезда, мы бы жили в двойной звездной системе.

Сириус и Процион как раз из племени двойных звезд. Но их спутники не обычные звезды. Потому и открыты они были не визуально при наблюдении в телескоп, а, как любили говорить популяризаторы науки, «на кончике пера»…

Теперь давайте перенесемся на два столетия назад.

Представьте: идет первая половина XIX века. Астрономия на подъеме: ученые впервые в истории получили в свое распоряжение более или менее точные телескопы, неподвижно установленные на массивных основаниях, защищенные куполами от ветра и снабженные окулярными микрометрами и кругами склонений для измерений углов. Хотя еще не изобретены ни фотография, ни достаточно точные часы, уже то, что имелось, позволило астрономам значительно повысить точность наблюдений.

Зачем была нужна погоня за точностью? Чтобы лучше ориентироваться на море и на Земле, чтобы точнее измерять время (до середины XX века сутки измерялись по звездам), наконец, для изучения звездного мира.

Исследовать звезды невозможно, если мы не знаем ни расстояния до них, ни то, как они движутся в пространстве, ни сколько излучают света. Расстояние можно было бы вычислить методом тригонометрического параллакса, однако углы, на которые смещались в течение года даже самые близкие звезды (вследствие вращения Земли вокруг Солнца) были настолько малы, что на протяжении столетий астрономы не могли их обнаружить. И вот, в начале XIX века достаточно точные инструменты, кажется, были спроектированы.

Но точности одной было мало. Нужно было еще научиться правильно обрабатывать наблюдения, учитывая и нивелируя возможные погрешности. Кто мог взяться за такую работу?

Такой человек нашелся. Звали его Фридрих Вильгельм Бессель (1784 — 1846). Как и многие астрономы того времени он пришел в науку как любитель. Начинал он клерком торговой конторы в Бремене. Заинтересовавшись морскими перевозками, он начал изучать книги об определении места корабля на море и постепенно погрузился в астрономическую теорию. Довольно быстро Бессель понял, что вся работа астронома-наблюдателя должна строиться не только на наблюдениях, но и на точных вычислениях, а также на тщательном учете всех возможных ошибок, ведь «ошибки учесть проще, чем построить идеальный во всех отношениях инструмент».

Вскоре Бессель стал успешным и известным астрономом. В 1810 году его пригласили в Кёнигсберг (сегодня — Калининград) для организации обсерватории. Здесь его талант и умения раскрылись в полной мере, а слава стала всемирной. Он издавал первоклассные каталоги звезд, положение которых на небе фиксировалось с небывалой для того времени точностью. Затем он сумел определить расстояние до звезд. На примере звезды 61 Лебедя он доказал, что звезды удалены от нас на расстояния в световые годы. (Практически одновременно с ним В. Я. Струве в Тарту определил параллакс Веги, а Т. Хендерсоном на Мысе Доброй Надежды нашел расстояние до Альфа Центавра.)

Наконец, в конце жизни, в 1844 году Бессель опубликовал статью, в которой проанализировал движение по небу двух «пёсьих» звезд, Сириуса и Проциона. Он показал, что обе звезды движутся не по прямой, а по волнистой, искривленной линии! Движение это было ничтожно (см. выше) — за год обе звезды смещались на небе чуть больше, чем на секунду с четвертью дуги. На глаз, «по памяти» заметить и вдесятеро бо́льшее расстояние практически невозможно, но Бессель полагался на ряды систематических измерений и на детальный учет ошибок.

Из его вычислений выходило, что вокруг Сириуса и Проциона обращаются массивные, не видимые в телескоп, спутники, которые силой своего притяжения отклоняли звезды от прямого пути, заставляя «вихлять» в пространстве. Массы спутников были велики и составляли по самым грубым расчетам не менее половины массы Солнца. Почему же они не были видны в телескоп?

Загадка разрешилась в 1862 году, когда американский оптик Альван Кларк, тестируя только что отшлифованный объектив для нового телескопа, увидел спутник Сириуса как очень слабую звездочку 8-й величины. Она находилась ровно в том месте, где и предсказывала теория! Поразительно, что такое массивное тело (спутник Сириуса был всего лишь в 2 с небольшим раза легче самого Сириуса) светило так тускло — спутник попросту терялся в ярком свете главной звезды!

звезда Сириус и ее спутник

На этом рисунке изображены Сириус А и его тусклый спутник Сириус B. Спутник не менее горячий, но испускает почти в 10000 раз меньше света, чем главная звезда. Источник: NASA

В 1896 году был обнаружен и спутник Проциона. Им оказалась еще более тусклая звездочка 10-й величины.

Разгадка «темных звезд» разрешилась только в первой половине XX века, когда астрономам удалось исследовать их спектр. И надо сказать, что разгадка превзошла самые фантастические предположения. Из исследования спектров выяснилось, что температура поверхности спутников «собачьих» звезд примерно равнялась температуре поверхности Сириуса. Это означало, что с единицы площади этих звезд и Сириуса излучалось одинаковое количество света. Следовательно, спутники тусклы лишь потому, что площадь их поверхности крайне мала! Выходило, что диаметры этих звезд не превышали диаметр Земли!

Впоследствии такие звезды получили название белый карлик.

звезда Процион

Звезда Процион в окружении множества далеких звезд. Хотя многие из звезд фона на этом снимке гораздо тусклее спутника Проциона, сам спутник на фото не различим — он находится слишком близко к главной звезде и попросту утонул в ее ярком свете. Фото: Fred Espenak

Сегодня мы знаем, что белый карлик представляет собой остаток, труп обычной звезды типа Сириуса или Проциона. По сути это остывающее ядро звезды, оболочка которой была сброшена в космос много тысячелетий назад. Через несколько миллиардов лет подобный сценарий ждет и наше Солнце, но перед этим оно пройдет ужасающую стадию красного гиганта и короткую и красивую фазу планетарной туманности…

спутник Проциона

Вычленить звезду-спутник Проциона из яркого ореола главной звезды дело нетривиальное даже для профессиональных астрономов! Но этот замечательный снимок получен любителем астрономии из Италии. Спутник Проциона специально обозначен, чтобы вы наверняка отыскали его. Фото: Giuseppe Donatiello

Интересно, что количество белых карликов в нашей галактике составляет примерно 10% от общего числа звезд. Поэтому ни у Ригеля, ни у Капеллы, ни у Альфа Центавра, ни у многих других ярких звезд их нет в спутниках. А вот у двух близких к Земле и близко расположенных на небе «пёсьих» звезд они есть! Поразительно, не правда ли?