Древние астрономы относили её к тринадцати самым ярким звёздам на небе, но сегодня это звезда скромной звёздной величины 2,9. Новое исследование показывает, что они не ошиблись.
Почти два тысячелетия назад, в 137 году нашей эры, Клавдий Птолемей включил в свой знаменитый «Альмагест» список самых ярких звёзд на небе. Среди тринадцати звёзд, получивших наивысшую оценку — звёздную величину 1 — была звезда, расположенная в созвездии Эридана: Тета Эридани, также известная как Акамар.
Столетие спустя персидский астроном Аль-Суфи в своей «Книге неподвижных звезд» (964 г. н.э.) подтвердил эту же категорию. Даже Гиппарх в 129 г. до н.э. описывал её как особенно яркую звезду.
Однако любой современный наблюдатель, взглянув на Тету Эридани, увидит довольно яркую звезду 2,9-й звездной величины, далёкую от истинных гигантов ночного неба. Вопрос, мучающий астрономов уже более века, звучит так: ошиблись ли древние наблюдатели, или же звезда радикально изменилась?
Группа исследователей во главе с Иделем Вайсбергом и Боазом Кацем представила убедительный ответ. В статье, опубликованной в июле 2026 года, они утверждают, что древние астрономы не ошиблись. Тета Эридани действительно была намного ярче примерно тысячу лет, между II веком до н.э. и X веком н.э., а затем потускнела до своего нынешнего состояния. Исследование, объединяющее интерферометрические, спектроскопические и фотометрические данные, полученные с помощью самых современных телескопов, предлагает физический механизм для объяснения этого тысячелетнего великолепия.
Чтобы понять всю сложность этой загадки, необходимо обратиться к астрономической шкале звездных величин. Эта шкала, унаследованная от греков, измеряет яркость звезд в логарифмическом масштабе: звезда 1-й звездной величины примерно в 2,5 раза ярче звезды 2-й звездной величины, и так далее. Разница между звездной величиной 1, присвоенной Птолемеем и Аль-Суфи, и нынешней величиной 2,9 составляет 1,9 единицы, что означает, что звезда тогда была почти в десять раз ярче, чем сейчас.
Авторы исследования точно количественно оценили это расхождение. Сравнивая древние каталоги с современными измерениями со спутника Hipparcos и последующими калибровками, они обнаружили, что разница между исторической и современной величиной Теты Эридани составляет 2,7 величины в случае Птолемея — это самая большая величина среди 1000 звезд в Альмагесте — и 2,4 величины в случае Аль-Суфи — вторая по величине величина среди 990 звезд в его каталоге.
«Мы не нашли убедительных оснований сомневаться в точности древних записей», — пишут авторы в статье. И они по очереди отвергают альтернативные объяснения, которые рассматривались на протяжении десятилетий.
Одна из наиболее часто повторяющихся гипотез заключалась в том, что древние астрономы могли перепутать Тету Эридани с Альфа Эридани, известной как Ахернар, которая сегодня является девятой по яркости звездой на небе (звездная величина 0,45). Однако авторы указывают на то, что Ахернар, расположенный гораздо южнее, был невидим с широт Греции, Египта и Персии в те времена из-за прецессии равноденствий. Более того, как Птолемей, так и Аль-Суфи дали подробные описания положения Теты Эридани относительно соседних звезд, исключая любую возможность путаницы.
Также недопустима возможность ошибки при переписывании — например, что «дельта» (звездная величина 4) могла быть заменена на «альфа» (звездная величина 1) в рукописных копиях. Птолемей прямо упоминает Тета Эридани как «яркую» в своей другой работе «Фазы» , а Аль-Суфи, который пересмотрел многие звездные величины, полученные его предшественником, оставил Тета Эридани как звезду первой величины, несмотря на то, что лично наблюдал эту звезду.
Оставалось последнее возражение: атмосферное поглощение. Поскольку Тета Эридани поднимается над горизонтом в Северном полушарии совсем немного — всего 10 градусов в Александрии, 14 в Ширазе — её свет проходит через гораздо более толстый слой атмосферы, что её приглушает. Некоторые предполагали, что древние, возможно, чрезмерно корректировали этот эффект и считали её ярче, чем она была на самом деле.
Однако авторы, опираясь на статистический анализ всех каталогов, показывают, что нет никаких доказательств такой чрезмерной коррекции. На самом деле, другие южные звезды, такие как Канопус или Альфа Центавра, которые восходят еще ниже, не были переоценены. Хотя полностью исключить возможность специфической и нетипичной ошибки в случае Тета Эридани невозможно, данные это не подтверждают, заключают они.
Чтобы разгадать эту тайну, исследователи подробно изучили физическую природу Тета Эридани. Это не одна звезда, а тройная система. Главный компонент, Тета Эридани А , представляет собой очень тесную двойную систему, состоящую из двух звезд типа А (белых) с массами немного превышающими массу Солнца: 2,33 и 2,19 солнечных масс соответственно. Они вращаются друг вокруг друга на расстоянии всего 0,083 астрономических единиц (около 12,4 миллионов километров), совершая оборот за 4,1 дня. Орбита имеет слегка эллиптическую форму с эксцентриситетом 0,105.
Третья звезда, Тета Эридани B, находится на гораздо большем расстоянии (425 астрономических единиц) и представляет собой одиночную звезду, также типа А.
Данные, использованные для определения этих параметров, чрезвычайно точны: интерферометрия VLTI (Very Large Telescope Interferometer) с помощью приборов PIONIER и GRAVITY, спектроскопия высокого разрешения с помощью ESPaDOns и FEROS, а также фотометрия с помощью TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), который в течение нескольких месяцев отслеживал изменения яркости звезды.
Фотометрические данные TESS показывают, что двойная система Тета Эридани А испытывает периодическое изменение яркости на 1,3% каждые 4,1 дня, эффект, известный как эллипсоидальная модуляция. Когда две звезды вращаются очень близко друг к другу, их приливные силы деформируют их поверхности, превращая их в вытянутые сфероиды, которые показывают наблюдателю больше или меньше поверхности по мере вращения. Амплитуда этого изменения напрямую зависит от размера звезд относительно расстояния между ними по орбите.
Благодаря этому авторы рассчитали, что радиусы двух звёзд составляют 4,3 и 4,0 солнечных радиуса соответственно. Но самое важное, что эти радиусы составляют примерно 80% и 74% размера их соответствующих долей Роша — области вокруг каждой звезды, в которой её гравитация может удерживать вещество. В ближайшей точке (периастроне) звёзды почти полностью заполняют свои доли Роша.
Кроме того, исследование звёздной эволюции показывает, что главная звезда (Тета Эридани Aa) находится в критическом моменте своей жизни: она только что исчерпала водород в своём ядре и начинает фазу субгиганта. Её радиус удвоился с начала её жизни на главной последовательности. По словам авторов: «Замечательное сочетание орбитальных и звёздных параметров предполагает, что историческая яркость Теты Эридани была обусловлена тысячелетней переходной фазой, вызванной извлечением орбитальной энергии во время длительной стадии «общей оболочки», спровоцированной эксцентричным переполнением полости Роша в ранее более эксцентричной двойной системе».
Предложенный механизм является сложным, но логичным. Авторы подсчитали, что полная энергия, необходимая для того, чтобы система стала в десять раз ярче в течение тысячи лет, составляет около 2 × 10⁴⁷ эрг, что сопоставимо с текущей орбитальной энергией двойной системы (5,4 × 10⁴⁷ эрг). Другими словами, собственная энергия орбиты могла обеспечить такую яркость.
Как это произошло? Они предполагают, что в прошлом орбита была более эксцентричной (с эксцентриситетом около 0,6), а большая полуось была больше (около 0,124 астрономических единиц). В перицентре главная звезда, уже расширившаяся, заполнила свою полость Роша и начала передавать массу вторичной звезде в хаотическом процессе. Эта передача по эксцентричной орбите могла породить общую оболочку — облако горячего непрозрачного газа, окружающее обе звезды, — очень малой массы (порядка 10⁻⁷ солнечных масс), но очень протяженной (около 20 солнечных радиусов). Эта непрозрачная оболочка перерабатывала бы энергию, извлеченную с орбиты, посредством динамического приливного рассеяния, излучая радиацию, благодаря которой система казалась в десять раз ярче в видимом диапазоне.
Общая масса, выброшенная за тысячу лет, составила бы всего 0,05 солнечных масс, что ничтожно мало по сравнению с массой звёзд. Этот процесс остановился бы, когда рассеивание энергии уменьшило бы эксцентриситет, увеличило бы перицентр и прекратило бы переполнение, оставив на текущей орбите остаточный эксцентриситет 0,105.
Одним из наиболее убедительных доказательств в пользу этой гипотезы является вращение звёзд. Звёзды в двойной системе вращаются вокруг своих осей с периодами около 2 дней, что намного быстрее, чем 4,1-дневный орбитальный период (то есть они «суперсинхронизированы»).
Это идеально согласуется с идеей о том, что их вращение было «псевдосинхронизировано» с более ранней, более эксцентричной орбитой. Применив формулы псевдосинхронизации, авторы обнаружили, что для того, чтобы период вращения составлял 2 дня, начальный эксцентриситет должен был быть равен 0,58, что очень близко к значению, необходимому для объяснения извлеченной энергии.
Таким образом, сценарий является самосогласованным: более эксцентричная и широкая орбита, расширение главной звезды после окончания термоядерного синтеза водорода, переполнение полости Роша в периастре, извлечение орбитальной энергии за счет динамических приливов, излучение из общей оболочки в течение тысячи лет и, наконец, частичная круговая орбита и конец переходного периода.
Авторы признают, что такое событие крайне редкое. Вероятность его возникновения в течение жизни звезды составляет примерно 10⁻⁶, то есть один случай на миллион. То, что это произошло с одной из звезд, видимых невооруженным глазом (около 1000), — это астрономическая удача.
Однако они отмечают, что в современных данных крупномасштабных фотометрических обзоров, таких как TESS или будущий LSST, могут скрываться и другие подобные случаи, хотя, возможно, не столь впечатляющие. Для обнаружения этих «тысячелетних транзиентов» потребуется сравнить текущую светимость системы с ожидаемой для её масс и возрастов, что возможно только при наличии подробных знаний о структуре её двойной системы.
Исследование разгадывает историческую загадку, существовавшую более ста лет, и открывает окно в малоизвестное астрофизическое явление: фазу общей оболочки в эксцентричных двойных системах, процесс, который, вероятно, играет решающую роль в эволюции многих звездных систем, но редко наблюдается в действии.
Исследователи завершают свою позицию предложением, которое суммирует их точку зрения: «Мы не нашли убедительных оснований сомневаться в точности древних записей. Тета Эридани не была ошибкой, не путаницей и не чрезмерной коррекцией атмосферы. На протяжении тысячелетия это была одна из самых ярких звезд на небе, свидетель орбитального катаклизма, который сегодня, благодаря передовым технологиям, мы наконец можем понять».
