Большой Пес известен людям еще с древних времен. Самое ранее его упоминание встречается в работе Клавдия Птолемея «Альмагест». Напомним, что Птолемей – это античный астроном, оптик и математик, а «Альмагест» – труд, появившийся в 140 году и включающий в себя все знания греческих и восточных астрономов того времени.
Итак, самое основное о созвездии Большой Пес: ярких звезд в нем четыре, наблюдать его удобнее всего в декабре и январе, лучшее место для наблюдений – южные широты. Телескоп лучше брать достаточно апертурный – с диаметром объектива в 150–200 мм. Рекомендуем катадиоптрики и рефлекторы Ньютона, рефракторы проявят себя немного хуже.
Но вернемся к созвездию. Четыре ярчайших звезды (менее 3 звездной величины) – это Сириус, Адара, Мирзам и Везен. В Большом Псе есть и каталожные астрономические объекты – звездное скопление NGC 2287 (Мессье 41) и рассеянное скопление NGC 2362. Кроме того, в созвездии находится и одна из крупнейших звезд, известная на сегодняшний день – супергигант VY Большого Пса. Диаметр этой звезды – около 2 млрд км!
Долгое время VY большого Пса считалась самой крупной среди известных ученым звезд. Это красный гипергигант М-типа, который располагается в созвездии Большого Пса на расстоянии 3800 световых лет от Солнечной системы. По расчетам астрономов его диаметр в 1800-2100 раз превышает диаметр Солнца. Если бы удивительный великан оказался на месте Солнца, его края достигали бы орбиты Сатурна.
Поверхность VY большого Пса сложно назвать заметно очерченной, поскольку небесное светило имеет в 1000 раз меньшую плотность по сравнению с атмосферой Земли на уровне моря. По мнению астрономов, VY Большого Пса должна взорваться и умереть в ближайшие 100000 лет, после чего переродиться в «гиперновую» с выделением колоссального количества энергии.
Наша Солнечная система представляет собой группу объектов, в которую входит звезда, расположенная в центре системы, которую мы называем Солнцем. Ещё в ней есть планеты с их спутниками, кометы, астероиды и всякие другие мелочи. Помимо различий в составе и других характеристиках, первое, что бросается в глаза, это разные размеры. И особенно это сильно проявляется, если сравнивать любое из тел с Солнцем. Например: диаметр планеты Юпитер в 11 больше диаметра планеты Земля. Всего на порядок. А вот диаметр Солнца почти 1400000 км. То есть в 109 раз больше диаметра нашей планеты. То есть на два порядка.
Услышав такого рода сравнения и попытавшись некоторое время всё это осознать, невольно начинаешь думать, что наше Солнце действительно имеет невообразимые размеры. И что в этом отношении с ним не может быть никакого соперничества.
Однако, это далеко не так. Потому что в космосе есть звезды, по сравнению в которыми наше Солнце будет выглядеть как слепой котёнок на фоне синего кита. Об одной из таких звёзд мы сегодня и поговорим.
Астрономы считают, что VY Большого Пса имеет настолько колоссальные размеры, что её диаметр может достигать 2000000000 км! Чтобы помочь вам понять непостижимый размер этой звезды, давайте использовать некоторые сравнения:
- свету требуется 14,5 секунд, чтобы обойти вокруг Солнца по экватору со скоростью почти 300000 км/с. Однако для того, чтобы облететь VY Большого Пса, свету потребовалось бы более 8 часов!
- если бы мы вдруг захотели зачем-то изобразить VY Большого Пса с помощью проектора высокой чёткости, и получили бы картинку размером 1920×1080 (примерно 50 на 30 см) пикселей, Солнце было бы меньше по размерам, чем один пиксель.
- диаметр звезды настолько гигантский, что её поверхность достигала бы орбиты Сатурна, окажись она на месте Солнца. Поэтому Меркурий, Венера, Земля, Марс, пояс астероидов, Юпитер и сам Сатурн были бы ей поглощены.
- чтобы обогнуть нашу планету по экватору, пассажирскому авиалайнеру, летящему со скоростью 900 км/ч, потребуется 44 часа. Для того, чтобы облететь VY Большого Пса, ему потребуется более 1100 лет.
- ну и наконец, сведём масштабы к чему-то, что мы можем осознать. Если мы представим себе Землю как маленький шарик (пусть это будет абрикос) диаметром 6 см, то Солнце в этом масштабе будет шаром диаметром 6 с половиной метров! Размером примерно с небольшой автобус. VY Большого Пса в этом случае имела бы диаметр почти 13 км! И это, на самом деле, не самая большая звезда, обнаруженная на настоящий момент в космосе. Есть звёздочки и побольше. Например, Стивенсон 2-18.
При всем этом масса VY Большого Пса весьма скромная – всего около 17 солнечных. И это может показаться странным на фоне огромных размеров звезды.
Причина кроется в том, что VY Большого Пса уже доживает свой век и скинула большую часть своей массы в окружающую звезду туманность. Сама же звезда раздулась до столь огромных размеров и в ближайшие тысячелетия взорвется сверхновой или сколлапсирует в черную дыру.
Средняя плотность VY Большого Пса очень мала – около 0,000005-0,00001 кг/куб.м. Для сравнения, плотность земной атмосферы – 1,29 кг/куб.м. И это мы говорим о средней плотности звезды при учете, что в ее центре имеется невероятно плотное ядро.
Впрочем, ничего необычного в этом нет – на финальных этапах жизненного цикла все звезды ведут себя подобным образом. Через 4-5 миллиардов лет наше Солнце также раздуется настолько, что его поверхность окажется вблизи орбиты Земли.
Таким образом, VY Большого Пса – очень крупная известная нам звезда, но не самая массивная. Для сравнения, звезда Ригель, обладая примерно такой же массой, имеет радиус в 80 Солнечных. Тем не менее, во времена своей молодости VY Большого Пса могла похвастаться массой в 70-100 солнечных и радиусом до 400 солнечных, что тоже очень много.
VY Большого Пса (VY CMa) – красная гипергигантская звезда, расположенная на расстоянии около 3820 световых лет от Земли в созвездии Большого Пса. Это одна из крупнейших известных звезд, радиус которой, по оценкам, по меньшей мере в 1420 раз превышает радиус Солнца. Гипергигант – это пульсирующая переменная звезда. Имеет видимую звездную величину, которая варьируется от 6,5 до 9,6. VY Большого Пса – один из самых массивных и ярких красных сверхгигантов, известных в Млечном Пути. Это одиночная звезда, без каких-либо известных спутников. Звезда окружена сложной околозвездной оболочкой, образованной из материала, выброшенного с поверхности звезды.
VY Большого Пса – богатая кислородом красная сверхгигантская звезда со звездной классификацией M2.5–M5e Ia. Она имеет массу, примерно в 17 раз превышающую массу Солнца, а радиус в 1420 раз превышающий солнечный. По некоторым оценкам, радиус звезды достигает 2069 солнечных радиусов.
При температуре поверхности около 3200 град.С сверхгигант примерно в 270000 раз ярче Солнца. По оценкам некоторых астрономов, светимость звезды значительно ниже и составляет около 178000 солнечных светимостей.
VY CMa – очень быстро вращается вокруг своей оси. Прогнозируемая скорость вращения составляет 300 км/с. Предполагаемый возраст звезды составляет всего 8,2 миллиона лет.
VY Большого Пса обладает сложными спектральными характеристиками, которые современная система звездной классификации не может полностью описать. В то время как звезда обычно классифицируется как звезда с высокой светимостью M-типа, линии водорода в ее спектре имеют профили P Лебедя. Они указывают на светящуюся голубую переменную звезду, такую как P Лебедя, Эта Киля, S Золотой Рыбы, Wray 17-96, звезда Пистолет.
Профиль P Лебедя характеризуется наличием как поглощения, так и излучения в профиле одной и той же спектральной линии, что указывает на наличие газовой оболочки, удаляющейся от звезды. В спектре VY CMa преобладают полосы оксида титана (II) (TiO). На основе сильных сторон этих полос звезде присваивается классификация M5.
При эффективной температуре ниже 3200 град.С VY Большого Пса занимает верхний правый угол диаграммы Герцшпрунга-Рассела. Диаграмма HR представляет собой точечный график звезд на разных стадиях эволюции, который показывает взаимосвязь между их эффективными температурами и спектральными типами, с одной стороны, и их светимостями (абсолютными величинами), с другой. Поскольку точная температура и светимость VY CMa зависят от расстояния до звезды, они остаются неопределенными, как и другие свойства звезды.
В то время как VY CMa обычно присваивается класс светимости сверхгиганта (I) или гипергиганта (Ia +), иногда её классифицируют как яркий гигант (II) на основе различных спектральных характеристик.
VY Большого Пса классифицируется как переменная звезда. Гипергигант светит с магнитудой 6,5 при максимальной яркости и с магнитудой 9,6 при минимальной. Его яркость меняется из-за пульсаций. Предполагаемый период пульсаций составляет 956 дней.
Общий каталог переменных звезд (GCVS) перечисляет VY Большого Пса как полурегулярную переменную звезду (тип SRc), в то время как Американская ассоциация наблюдателей переменных звезд (AAVSO) классифицирует ее как медленную нерегулярную переменную (тип Lc).
Полурегулярные переменные типа SRc обычно являются сверхгигантами. Они демонстрируют периодичность в изменениях яркости, иногда прерываемую неравномерностями. В класс входят многие известные красные сверхгиганты, такие как: Бетельгейзе, VV Цефея, Mю Цефея, VX Стрелеца, AH Скорпиона, NML Лебедя и Рас Альгети.
Медленные нерегулярные переменные не проявляют периодичности. Хорошо известные примеры звезд типа Lc включают Эниф в созвездии Пегаса, Антарес в созвездии Скорпиона и TZ Кассиопеи в Кассиопее.
Предполагаемый радиус VY Большого Пса составляет 1420±120 солнечных радиусов. Объекту, движущемуся со скоростью света, потребуется 6 часов, чтобы обойти вокруг VY CMa. Тому же объекту потребовалось бы всего 14,5 секунд, чтобы сделать круг вокруг Солнца.
Оценка радиуса пульсирующего красного сверхгиганта или гипергиганта усложняется тем фактом, что радиус звезды изменяется с пульсациями. Околозвездная оболочка выброшенного материала затрудняет получение точных измерений звезды.
Радиус VY CMa считается размером оптической фотосферы звезды. Размер радиофотосферы звезды в 2 раза превышает размер оптической фотосферы. Несмотря на то, что звезда VY CMa большая и массивная, её средняя плотность составляет всего 5,33–8,38 мг/куб.м, что более чем в 100000 раз меньше плотности атмосферы Земли на уровне моря.
Радиус в 1420 раз больше солнечного был получен на основе наблюдений звезды в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием спектроинтерферометрического прибора AMBER на Очень Большом Телескопе (ОБТ). Размер VY CMa соответствовал его росселандскому радиусу, где оптическая глубина падает ниже 2/3. Та же команда вывела начальную массу в 25 масс Солнца для вращающейся звезды или 32 массы Солнца для невращающейся звезды.
Диаметр VY CMa близок к пределу Хаяси. Это теоретическое ограничение на максимальный радиус для данной массы звезды, которая находится в гидростатическом равновесии, где внутреннее притяжение гравитации эквивалентно внешнему давлению газа.
Оценки радиуса VY CMa сильно различались в последние десятилетия. Исследование, опубликованное в 2006 году, дало значение около 600 солнечных радиусов с температурой 3400 град.С и светимостью в 60000 раз превышающей солнечную.
Однако большинство более ранних оценок были намного выше, некоторые даже превышали 3000 солнечных радиусов. В исследованиях, опубликованных в 2006 и 2007 годах были получены размеры в 1800-2100 солнечных радиусов на основе расчетной температуры 3200-3300 град.С и светимости в 430000 раз больше, чем у нашей звезды.
В исследовании 2014 года использовался радиус в 2069 солнечных радиусов и яркость в 237000 раз превышающая солнечную, с температурой 2550 град.С при анализе спектра звезды в дальнем инфракрасном диапазоне и субмиллиметровой молекулярной эмиссионной линии.
VY Большого Пса когда-то была самой большой известной звездой. До сих пор считается, что она больше многих других гигантов, включая Бетельгейзе (764-1021 R☉), Антарес (680 R☉), Мю Цефей (972 R☉). Однако, она не такая большая, как красные гипергиганты Стивенсон 2-18 (2150 R☉) и NML Лебедя (1639 R☉ или 2770 R☉). Размер VY Большого Пса сопоставим с размером WOH G64 (1540 R☉), сверхгиганта в Большом Магеллановом облаке (БМО).
Точная температура поверхности VY Большого Пса неизвестна. Температура звезды меняется, вызывая изменения в спектре. Принятое в настоящее время значение 3200±90 град.С основано на спектроинтерферометрических наблюдениях звезды в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью прибора AMBER в сочетании с высокоточными оценками расстояния до звезды.
Более ранние оценки предполагали температуру ниже 3000 град.С на основе звездной классификации M5. В 2006 году в исследовании была получена эффективная температура 3400 град.С на основе спектрального класса M2.5, но звезде обычно присваивается классификация от M4 до M5, что соответствует температуре между 3200 и 3300 град.С.
Светимость VY Большого Пса неизвестна. По последним оценкам, светимость составляет около 270000 или 178000 солнечных светимостей. Большая часть света звезды поглощается и перерабатывается околозвездной оболочкой, и большая часть энергии, выделяемой звездой, находится в инфракрасной части спектра. Без оболочки VY CMa была бы видна невооруженным глазом с расстояния 3820 световых лет.
VY Большого Пса когда-то считался более удаленным, и оценки его светимости варьировались от 200000 до 560000 раз больше, чем у Солнца. В одном исследовании даже было получено почти миллион солнечных светимостей на расстоянии 6800 световых лет. Эти значения близки к пределу Хамфриса-Дэвидсона – максимальной светимости звезды в гидростатическом равновесии. Как только звезда превышает этот предел, она запускает мощный, управляемый излучением звездный ветер из своих внешних слоев.
VY Большого Пса имеет массу примерно в 17 раз превышающую массу Солнца, с погрешностью около 8 масс Солнца. Масса звезды не может быть измерена напрямую, потому что у VY CMa нет спутников. В исследовании фундаментальных свойств VY CMa в 2012 году была получена начальная масса 25 солнечных с вращением или 32 массы без вращения. Значения основаны на наблюдениях с помощью прибора AMBER и сравниваются с эволюционными треками для массивных звезд. VY Большого Пса, вероятно, потеряла около половины своей первоначальной массы.
Как и другие развитые массивные звезды, VY CMa является крайне нестабильной звездой. Она испытывает огромную потерю массы из-за низкой поверхностной гравитации и высокой светимости, которые вызывают сильный звездный ветер. Средняя скорость потери массы звезды составляет 6×10^(-4) массы Солнца в год, что является одним из самых высоких известных показателей. Во время наибольших выбросов VY CMa могла выбрасывать более 10^(-3) солнечных масс в год.
Несмотря на то, что это одна из самых больших известных звезд, VY Большого Пса даже отдаленно не относится к числу самых массивных. При массе около 17 масс Солнца она даже близко не подходит к нынешним рекордсменам Вестерхауту 49-2 (250 М☉), BAT99-98 (226 М☉), R136a1 (196 М☉) и R136a3 (155 М☉) в Большом Магеллановом Облаке. Она также менее массивна, чем красный сверхгигант NML Лебедя (40 М☉). Масса VY CMa сопоставима с массой Бетельгейзе (16,5–19 М☉) и Мю Цефея (19,2). VY Большого Пса, вероятно, более массивна, чем Антарес (11-14, 3 М☉) и UY Щита (7-10 М☉) – предыдущий обладатель звания самой большой известной звезды.
VY Большого Пса находится примерно в 3820 световых годах от Земли. Расстояние оценивается на основе сокращения в 2007 году данных, полученных с помощью спутника Европейского космического агентства (ЕКА) Hipparcos, который измерял движения, положения, расстояния и цвета звезд с 1989 по 1993 год.
В 1976 году К. Дж. Лада и М. Рейд обнаружили молекулярное облако примерно в 15 угловых минутах к востоку от VY CMa. Они обнаружили, что облако, каталогизированное как Sh2-130, имело скорость, аналогичную скорости звезды, что указывает на то, что они физически связаны друг с другом, а также с близлежащим скоплением Тау Большого Пса (NGC 2362). Исследователи предположили, что VY CMa находится на том же расстоянии, что и молодое скопление, примерно в 1,5 килопарсеках (4830±970 световых лет) от нас. Считается, что скопление Тау Большого Пса ионизирует край Sh2-310, в то время как VY Большого Пса проецируется на край края туманности.
По более поздним оценкам, звезда находится на расстоянии около 3900 световых лет (1,2 килопарсека) от нас. Расстояние получено на основе точных измерений параллакса, проведенных в 2008 году и в 2012 году.
Несмотря на то, что возраст VY Большого Пса составляет менее 10 миллионов лет. Эта звезда на поздней стадии своего эволюционного цикла. Она быстро израсходовала свой запас ядерного топлива из-за своей большой массы и эволюционировала от главной последовательности более миллиона лет назад. Сейчас он превращает гелий в углерод.
Считается, что гипергигант произошел от горячей, светящейся голубой звезды главной последовательности спектрального типа O9 с радиусом в 5-20 раз превышающим солнечный. Она проведет в общей сложности 100000 – 500000 лет в фазе красного гипергиганта, прежде чем встретит свой конец как яркая сверхновая.
Наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл показали, что детали асимметричной туманности, окружающей VY CMa, были похожи на детали в туманности вокруг желтого гипергиганта V1302 Орла (IRC +10420) в созвездии Орла. Это привело ученых к мысли, что VY CMa может эволюционировать в синем направлении на диаграмме Герцшпрунга-Рассела и сначала станет желтым гипергигантом, за которым последует фаза в виде светящейся синей переменной (LBV) и, в конечном счете, звездой Вольфа-Райе.
Ожидается, что VY Большого Пса погаснет как сверхновая в течение следующих 100000 лет. Она может породить сверхновую типа IIn, сверхсветовую сверхновую (SLSN), гиперновую или, что менее вероятно, сверхновую типа Ib. Когда они подходят к концу своей жизни, большие звезды, такие как VY CMa, имеют тенденцию оставлять после себя черную дыру, а не нейтронную звезду.
Сверхновые типа IIn относительно редки. Обычно они создаются светящимися синими переменными. Прародители испытывают повышенную эпизодическую потерю массы незадолго до того, как у них образуется железоникелевое ядро и они разрушаются. Обозначение “n” указывает на наличие узких или средней ширины линий выброса водорода, которые, в свою очередь, указывают на наличие газовой оболочки вокруг звезды, сформированной из ранее выброшенного материала. Выброс сверхновой сильно взаимодействует с газом, создавая линии излучения водорода в спектрах.
Взрыв сверхновой может вызвать гамма-всплески. Это вызовет ударную волну, которая ударит по околозвездной оболочке со скоростью несколько тысяч километров в секунду и заставит ее долго светиться.
Факты о звезде VY Большого Пса
Первое известное наблюдение VY Большого Пса было сделано французским астрономом Жеромом Лаландом 7 марта 1801 года. Лаланд внес VY CMa в свой звездный каталог как звезду 7-й величины. Известно, что VY Большого Пса красного цвета с 1847 года. Наблюдения, сделанные в течение двух столетий после открытия, показали, что звезда постепенно угасала. К 1917 году два отдельных наблюдения Герена и Перрина дали визуальные величины от 8 до 8 ½, а в 1935 и 1937 годах Флорья и Робинсон сообщили о 9,3 и 8,3.
Причиной постепенного уменьшения видимой звездной величины может быть исчезновение, когда более плотная часть околозвездной оболочки затеняет свет звезды. Падение яркости также может быть вызвано изменением самого излучения.
Если бы звезда VY Большого Пса находилась в центре нашей Солнечной системы, она поглотила бы все планеты до орбиты Сатурна. Этот монстр, которого уместно назвать красным гипергигантом, такой же яркий, как 300000 Солнц.
Астрономы из Университета Аризоны создали модель эволюции VY Большого Пса, красного сверхгиганта, который, вероятно, является самой большой звездой Млечного Пути. И они собираются использовать эту модель для того, чтобы узнать, как она умрет, сообщает Science Alert.
То, каким образом умирают красные гиганты, является предметом споров. До недавнего времени ученые считали, что они просто взрываются сверхновыми. Но новые данные показывают о том, что нам известно о значительно меньшем количестве сверхновых, чем должно существовать, если все красные гиганты заканчивают свою жизнь таким образом.
В настоящее время существует теория о том, что они с большей долей вероятности превратятся в черную дыру, которую значительно тяжелее непосредственно наблюдать. Но то, какими характеристиками должны обладать звезды, становящиеся черными дырами, не до конца ясно. Поэтому нужна модель, которая может это прояснить.
Ученые решили, что VY Большого Пса является отличным объектом, который можно использовать для моделирования смерти красных гигантов. Сама звезда очень большая – размерами от 10 до 15 астрономических единиц (среднее расстояние от Земли до Солнца – ред.). Светило располагается на расстоянии около 3900 световых лет от нас, в созвездии Большого Пса, что делает ее интересным объектом для наблюдений.
Одним из фундаментальных процессов смерти звезды является потеря массы. Обычно это происходит, когда газ и пыль равномерно выдуваются из фотосферы звезды. Однако на VY Большого Пса есть массивные детали, похожие на корональные дуги Солнца, но в миллиард раз более массивные.
С помощью телескопа ALMA ученые собрали радиосигналы материала, который выбрасывается в космос во время таких извержений. Этот материал, включая диоксид серы, диоксид кремния и хлорид натрия, позволил бы им определить скорость, с которой он движется, а не только статическое присутствие других выбросов, таких как пыль.
Обработка всех полученных данных является сложной задачей и пока еще полностью не завершена. Вместе с тем, ученые уже представили первые данные на заседании Американского астрономического общества.
В дальнейшем исследователи собираются улучшить свою модель того, как умирает крупнейшая звезда галактики. В дальнейшем, когда VY Большого Пса официально умрет, модель, разработанную исследователями, удастся проверить.
Однако Земле ничего не угрожает, учитывая расстояние между нашей планетой и VY Большого Пса. Даже если бы звезда была намного ближе, след от взрыва достиг бы Земли в течение следующих 100000 лет. Кто знает, проживет ли человечество так долго.
| 
