Летом и осенью, на ночном небосклоне, в северном полушарии небесной сферы можно различить так называемый Большой Летний Треугольник. Это один из самых известных астеризмов. В верхней точке Треугольника находится Вега – звезда ярко-голубого цвета, являющаяся главной в созвездии Лиры.

Название Вега переводится с арабского языка как «падающий орел». Другое ее название Alpha Lyrae (α Lyrae / α Lyr) – это официальное название, упоминаемое в научной литературе. По яркости Вега третья звезда после Сириуса и Арктура. Расстояние от Солнца до Веги составляет 25,3 световых года, что считается относительно близко.

Вега сыграла важнейшую роль в развитии астрофизики. Она послужила отправной точкой для разработки фотометрической системы определения цвета и блеска звезд UVB. То есть ее блеск был принят за 0 (точку отсчета).

Это первая сфотографированная звезда после Солнца, а также одна из первых, расстояние до которой было определено методом параллакса. И, интересный факт, в XII веке до н.э. она являлась Полярной звездой (звездой указывающий на Северный полюс) и снова ее будет через 12000 лет!

Звезда Вега – спектрального класса A0V, то есть белая звезда главной последовательности. Это означает, что источником энергии для нее является реакция термоядерного синтеза гелия из водорода. Вега тяжелее Солнца более чем в 2 раза, а ее светимость в 37 раз больше солнечной. Из-за большой массы это голубое солнце просуществует в виде белой звезды 1 миллиард лет, или 1/10 жизни Солнца. Возраст Веги равен 386-510 миллионов лет, и сейчас она находится в середине своей жизни, как и наше Солнце. Затем она превратится в красного гиганта М типа, и впоследствии станет белым карликом.

Ее радиус был измерен и составил 2,73 ± 0,01 радиуса Солнца, однако этот факт противоречил теоретическим расчетам размера звезды. Объяснение этому лежит, вероятно, в скорости вращения объекта, этот факт был подтвержден наблюдениями в 2005 году. Действительно Вега вращается так быстро, что форма ее представляет собой эллипс. Скорость вращения Веги достигает 274 км/сек. Ее экваториальный диаметр на 23% больше полярного.

В астрономии любой элемент тяжелее гелия называется металлом, в составе Веги таких металлов мало, всего 32% от такого же солнечного показателя. Причина этого до сих пор неясна. Скорость движения звезд относительно Земли вычисляется с помощью смещения их спектра. Если цвет смещается в сторону красной части спектра, то небесный объект удаляется от Земли. Для Веги это смещение составляет −13,9 ± 0,9 км/с, знак минуса означает, что «падающий орел» приближается к нам.

Также звезда имеет собственную скорость движения. Оно равно 202,03 ±0,63 миллисекунды дуги по прямому восхождению и 278,47 ±0,54 миллисекунд дуги по склонению. По небесной сфере на 1 градус Вега перемещается за 11000 лет. Относительно соседних звезд голубая звезда движется приблизительно с такой же скоростью, как и Солнце, или 19 км/сек.

Астрономы изучили и другие звезды похожие на Вегу, в результате она была причислена к группе Кастора. К этой группе относится 16 звезд, в пространстве они движутся параллельно друг другу с равными скоростями. Догадка ученых состоит в том, что звездные объекты этой группы сформировались в одно время и в одном месте, но потом стали гравитационно-независимыми.

В настоящее время изучается вопрос о наличии у Веги экзопланеты (или экзопланет), а также планет земной группы. Но пока вопрос остается открытым. На данный момент, вокруг Веги обнаружен лишь пылевой диск.

Звезда Вега – не только главная в созвездии Лиры (α Лиры), это главная звезда всего лета. Среди других ярчайших звезд она выделяется на нашем небе благодаря очень удобному положению. Начиная с конца весны и вплоть до середины осени Вега господствует высоко над головой, кульминируя ночью в конце июля, а в августе и сентябре – вечером. В это время – самое удобное для астрономических наблюдений – у Веги нет соперников: Арктур и Капелла находятся низко над горизонтом, а великолепные зимние звезды еще не взошли.

Кроме того, Вега возглавляет Большой Летний Треугольник, пожалуй, самый известный астеризм после Ковша Большой Медведицы. Не заметить такую звезду сложно; благодаря ровному и сильному голубовато-белому сиянию ее часто сравнивают с сапфиром.

Название звезды имеет арабские корни и – странно, не правда ли? – не имеет никакого отношения к распространенному испанскому имени. Название происходит от словосочетания ан-Наср аль-Ваки (an-nasr al-wāqi), что в переводе значит «Падающий Орел». В отличие от древних греков, арабы видели в созвездии Лиры не музыкальный инструмент, а падающую к горизонту хищную птицу, и Вегу, как самую яркую звезду этого компактного созвездия, они называли так же, как и все созвездие.

Как и многие другие яркие звезды, Вега окружена мифами и легендами. В одном из самых красивых сказаний, очень популярном на Дальнем Востоке, Вега предстает небесной богиней, принцессой (в Японии ее имя – Танабата, в Китае – Ци Си), влюбившейся в обычного человека, которого представляет на небе Альтаир. Узнав об этом, отец Веги приходит в ярость и запрещает ей видеть простого смертного. И действительно, на небе Вега и Альтаир разделены полосой Млечного Пути – широкой и непроходимой небесной рекой. Лишь один раз в год, на седьмую ночь седьмой луны, тысячи сорок формируют из своих трепещущих крыльев мост через Млечный Путь, и влюбленные воссоединяются. Позже, после расставания слезы Танабаты проливаются на Землю, и мы видим в небе метеоры из потока Персеиды.

Но Вега это не только мифы и легенды. Благодаря точным методам наблюдения астрономы узнали много интересного об этой замечательной звезде. 

Мы уже говорили о том, что Вега – одна из ярчайших звезд земного неба. Только четыре звезды (не считая Солнца) превосходят ее по блеску: Сириус, Канопус, Альфа Центавра и Арктур. При этом большинству жителей нашей планеты доступны для наблюдений лишь две из них – Сириус и Арктур. Обе эти звезды находятся на небе южнее Веги (а в северном полушарии и вовсе только Арктур), поэтому являются сезонными звездами. Вега же севернее 50° с.ш. никогда не заходит за горизонт; ее можно наблюдать даже зимой в северной части неба.

Как далеки от нас звезды? До ближайших звезд астрономы измеряют расстояния напрямую, методом тригонометрического параллакса. Вследствие вращения Земли по орбите вокруг Солнца, близкие звезды должны смещаться на фоне более далеких, покачиваясь или описывая эллипсы в пространстве с периодом один год. Зная угол, на который смещается звезда и расстояние от Земли до Солнца, можно в одно математическое действие найти расстояние до звезды. Однако амплитуды этих покачиваний оказались настолько малы, что очень долгое время ученым не удавалось обнаружить параллаксы даже при помощи телескопов.

Первым, кому удалось получить достоверный параллакс, стал русский астроном Василий Яковлевич Струве в 1837 году. Он определил значение параллакса для звезды Веги. Смещение звезды на фоне далеких звезд оказалось ничтожно малым, равным всего лишь 0,125 угловых секунды дуги (современное значение очень близко и составляет 0,130″). Примерно под таким же углом виден человеческий волос с расстояния 200 метров.

Столь малая величина параллакса означала, что звезды очень далеки от нас. Так, Вега находится от Земли на расстоянии 25 световых лет или более 230 триллионов километров. Тем не менее, это одна из ближайших к нам звезд.

Спустя два года Струве получил уже другую величину для параллакса Веги – 0,262″; такое расхождение с первоначальной величиной настораживало, и многие астрономы, включая и самого Струве, отдали приоритет в определении расстояния до звезд Бесселю, который опубликовал значение параллакса для звезды 61 Лебедя в 1838 году.

В ночь с 16 на 17 июля 1850 года директор Гарвардской обсерватории Уильям Бонд (William Cranch Bond) и фотограф-экспериментатор Джон Уиппл (John Adams Whipple) сумели получить дагерротип Веги. Снимок был сделан с помощью 15-дюймового Большого рефрактора обсерватории, одного из первых неподвижно закрепленных телескопов в США. Выдержка составила 100 секунд. Вега, таким образом, стала первой сфотографированной звездой после Солнца. Позже были получены фотографии Сириуса, Мицара и Алькора, а также других звезд.

Начиная с середины XIX века, когда Людвиг Зейдель (Ludwig Seidel) по блеску Веги определил звездные величины 208 звезд, альфа Лиры используется в астрономии в качестве стандарта. Вега – звезда с тщательно измеренными физическими характеристиками, такими как блеск, цвет и температура. На основе данных о Веге и еще шести стандартных звездах класса A0V (достаточно близких к Солнцу, чтобы их показатели не искажались межзвездной пылью) построена и откалибрована общепринятая в настоящее время фотометрическая система UBV.

Однако в XX веке у Веги обнаружились проблемы. Прежде всего астрономы заподозрили, что блеск Веги не постоянен и колеблется, хотя и в незначительных пределах. Несмотря на то что первые сообщения об этом появились еще в 1918 году, статус звезды не подтвержден и поныне. Одни утверждают, что блеск звезды изменяется в пределах сотых долей звездной величины, другие находят его постоянным. Возможно, Вега принадлежит к звездам типа δ Щита (об этом говорится, в частности, на сайте Международного центра астрономических данных CDS), хотя ничто не указывает на то, что звезда сходит с главной последовательности.

Более серьезная проблема обнаружилась в 60-х годах прошлого века. Оказалось, что для своего спектрального класса Вега слишком горячая и яркая звезда – чуть ли не вдвое превосходя по блеску типичную звезду класса A0V. Поначалу была высказана гипотеза, что Вега на самом деле двойная, состоящая из одинаковых по массе и светимости компонентов, не различимых в телескоп. Однако вскоре точные спектральные и интерферометрические измерения вынудили ученых отказаться от этой идеи. Правильная гипотеза о причине аномальной светимости Веги была высказана только в 80-х годах, а подтверждена наблюдениями и вовсе лишь в 2005 году.

Разгадка необычной светимости Веги лежит в ее чрезвычайно быстром вращении вокруг своей оси. Астрономы измеряют скорость вращения звезд обычно косвенным путем по доплеровским сдвигам линий в их спектрах. При вращении звезды одна ее часть приближается к наблюдателю, а другая часть, наоборот, удаляется. Соответственно и линии поглощения в спектре исследуемой звезды смещаются в сторону фиолетового или красного цветов. Измеряя степень отклонения линий, можно найти скорость вращения звезды. Однако этот метод хорош, если звезда обращена к нам экватором. Тогда мы можем измерить действительную скорость ее вращения. Однако как быть со звездой, которая обращена к нам полюсом? Ведь тогда мы не наблюдали бы никаких доплеровских сдвигов вне зависимости от того, с какой скоростью вращается звезда!

Долгое время считалось, что Вега вращается медленно. Спектральный анализ показывал весьма умеренные сдвиги линий, соответствовавшие периоду в 5 дней, и ничто не указывало на обратное. Кроме… аномальной светимости!

Сделаем еще одно маленькое отступление и посмотрим, как могла бы выглядеть со стороны быстро вращающаяся звезда. Прежде всего, ее форма будет искажена. Центробежные силы вытягивают звезду вдоль экватора, и со стороны она становится похожей на дыню или мяч для регби. Полюса становятся ближе к горячему ядру звезды и потому сами становятся горячее и ярче. Экваториальные области, наоборот, гораздо холоднее, чем у аналогичной, но медленно вращающейся звезды, так как располагаются дальше от ядра звезды. Теперь, имея в виду эти соображения, не кажется ли уместным предположить, что Вега – настоящая звезда-волчок, обращенная к нам горячим и ярким полюсом?

Эта гипотеза прекрасно объясняет аномальную светимость звезды (ведь мы смотрим на ее сплюснутые области, которые горячее, чем у аналогичных звезд сферической формы), а заодно показывает, почему стандартная процедура измерения скорости вращения Веги давала столь малые величины (именно потому, что звезда вращается для нас «плашмя» и ее вещество практически не двигается по отношению к земному наблюдателю).

Проверить напрямую эту красивую гипотезу можно было только с помощью интерферометрии. Сделать это удалось в 2005 году на инструменте CHARA (обсерватория Маунт-Вильсон). Наблюдения полностью подтвердили догадку астрономов. Оказалось, что экваториальный радиус Веги на 28% больше ее полярного радиуса. Было найдено гравитационное потемнение диска к экватору и измерена температура на разных участках поверхности. Выяснилось, что Вега совершает оборот вокруг своей оси всего за 12,5 часов! (Для сравнения Солнце, поперечник которого в два с лишним раза меньше Веги, вращается с периодом 25,4 суток.) Материя на экваторе звезды вращается со скоростью 274 км/с, что составляет 91% от критической. Превысив критическую скорость, звезда неизбежно была бы разорвана центробежными силами.

Международный центр астрономических данных в Страсбурге дает 1975 ссылок на научные статьи, прямо или косвенно посвященные Веге и опубликованные после 1850 года. Это почти на 400 ссылок больше, чем имеется на Арктур и более чем на 800 ссылок больше, чем на Сириус.

Причин этому несколько. Здесь сыграли свою роль и яркость Веги, и ее близость к Солнцу, и уже упоминавшееся использование звезды в качестве фундаментального калибратора для различных фотометрических систем. Но все же этого было бы недостаточно, если бы Вега не занимала свое сверхудачное место на небесной сфере. В разное время года она проходит близко от зенита для большинства обсерваторий северного полушария Земли, что делает ее гораздо более удобным объектом для наблюдений, чем тот же Сириус.

Кстати, если у вас есть телескоп или бинокль, не упустите возможности посмотреть на Вегу. В окуляр с малым увеличением Вега предстанет далеким голубовато-белым солнцем в окружении десятков тусклых звезд-искорок. Если присмотреться, то рядом со звездой на расстоянии 57″ к югу можно увидеть спутник 9,5m. Спутник Веги – оптический: звезды случайно оказались на небе поблизости друг от друга, в реальности же их разделяют многие световые года. Для того, чтобы увидеть пару во всей красе, возможно, понадобится телескоп с объективом не менее 150 мм. Тогда перед наблюдателем предстанет купающаяся в потоках света маленькая искорка. Примерно в 1′ к западу от Веги есть еще одна звездочка, но увидеть ее в сиянии звезды – задача еще более сложная, достижимая только для продвинутых любительских телескопов (блеск ее всего 11m).

Когда смотришь на Вегу в телескоп, то при хороших атмосферных условиях кажется, будто звезда имеет крохотный голубой диск. В XVII-XVIII веках астрономы считали, что и вправду способны видеть в свои телескопы диски звезд. Только в XIX веке астроном Эри доказал, что такие диски кажущиеся и обусловлены дифракцией света. Однако, к примеру, для Галилея наблюдаемый феномен был еще одним доказательством того, что звезды – это далекие солнца: «Сверх того, у Солнца нет решительно никаких свойств, по которым мы могли бы выделить его из всего стада неподвижных звезд»… – писал он в то время, когда большинство просвещенных людей все еще полагало, будто звезды прикреплены к хрустальной сфере…

В начале 80-х годов прошлого века в космосе работал орбитальный телескоп IRAS, проводивший обзор неба в инфракрасном свете. По результатам работы телескопа в 1984 году астрономы объявили об открытии у нескольких звезд осколочных дисков, похожих по своей структуре и свойствам на пояс Койпера в Солнечной системе. Вега стала первой звездой, у которой был найден подобный диск.

Это открытие стало также первым доказательством существования твердой материи (пыли и мелких астероидов) у звезд за пределами Солнечной системы. С тех пор все такие звезды, демонстрирующие избыток излучения в далекой инфракрасной области спектра, именуются «вегоподобными» звездами.

Вот уже почти 30 лет диск Веги активно изучается в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах. Если в тепловых лучах диск всегда показывал ровную, однородную структуру, то на более длинноволных участках спектра в 1998 году в нем были обнаружены клампы – узлы пыли на расстоянии 60 и 75 астрономических единиц от Веги (9-11,25 миллиардов километров). Астрономы интерпретировали это явление как следствие существования гигантской планеты на орбите вокруг Веги, которая своей гравитацией влияла на поведение пыли. Орбита предполагаемой планеты должна была быть довольно вытянутой и иметь большую полуось 30 а.е., что сопоставимо с размерами орбиты Нептуна.

Так Вега стала первой из ярчайших звезд, у которых было заподозрено существование планет.Однако наличие планеты у звезды фактом пока не стало: самые последние наблюдения на инструментах с более высокой чувствительностью не подтверждают наличие узлов пыли ни в инфракрасной, ни в субмиллиметровой областях спектра.

Полярная звезда знаменита не потому, что самая яркая, как часто думают некоторые далекие от астрономии люди, а потому, что на нее указывает северный полюс Земли. Но так было не всегда, ведь ось вращения нашей планеты находится в постоянном движении. Она описывает в пространстве конус с периодом 25770 лет. Это явление, названное прецессией, было открыто еще античным астрономом Гиппархом. В результате прецессии полюс мира медленно путешествует по небу от одной звезды к другой. Примерно 12,5 тысяч лет назад полюс находился неподалеку от Веги. Яркая звезда, вероятно, ничуть не хуже помогала ориентироваться первобытным путешественникам, чем это делает сейчас Полярная звезда.

Еще примерно через 13,5 тысяч лет круг прецессии замкнется, и северный полюс мира вновь будет находится менее чем в 4° от яркой Веги.

В грубом приближении Солнце вместе с планетами движется по направлению к Веге. Это не значит, что Солнечная система столкнется со звездой: просторы космоса слишком велики для подобного рода коллизий. Однако в далеком будущем, на временном промежутке 210-480 тысяч лет от наших дней Вега будет самой яркой звездой на ночном небе Земли. Через 290 тысяч лет звезда подойдет к нам на расстояние ближе 17,2 св. лет; блеск ее будет равен -0,81m.

Затем Вега начнет удаляться, пока через миллион лет не перестанет быть видимой невооруженным глазом. Ее место на земном небосводе займут другие звезды, временные попутчики нашего Солнца в грандиозном галактическом хороводе.

Астрономы из эдинбургской Королевской обсерватории (Royal Observatory, Edinburgh) доказали, что Вега, одна из самых ярких и известных звезд на нашем небе, имеет планетную систему. При этом утверждается, что система Веги очень похожа на нашу собственную Солнечную систему – во всяком случае больше, чем какая-либо другая из всех, обнаруженных до сих пор. Правда наши «родные» планеты старше на несколько миллиардов лет...

На нынешний момент удалось открыть уже свыше сотни планет у других звезд, однако из-за специфики способов их обнаружения (в основном по гравитационному воздействию на родительскую звезду) почти все они представляют собой газовые гиганты вроде Юпитера и с точки зрения современной науки малоперспективны для поиска на них жизни и разума. К тому же эти планеты (за редким исключением) обращаются по своим орбитам очень близко к звезде, некоторые сильно раскалены и даже постепенно теряют атмосферу.

Находясь на такой «неудачной» орбите, гиганты кроме всего прочего мешают образованию планет земной группы. Впрочем, нужно еще раз оговориться, что все эти разительные отличия от нашей собственной Солнечной системы обусловлены в первую очередь современными методами регистрации экзопланет. Причем в каталогах есть еще несколько землеподобных планет, открытых возле «мертвых» звезд – пульсаров, но вероятность отыскать на них жизнь тоже, понятное дело, мала.

Изредка встречаются и системы, где планеты-гиганты удалены от своей звезды на расстояние, достаточное, чтобы дать образоваться «младшим братьям», каковые, впрочем, все равно не могут пока быть обнаружены современными методами, разве только случайно (при редком и «удачном» с точки зрения земных наблюдателей прохождении по звездному диску). Понятно, что в этой ситуации сенсацией считается любое отступление от этих довольно грустных (для астрофизиков) закономерностей.

И вот сравнительно недавно родилась новая идея – изучать протопланетные диски, из которых готовы вот-вот «сгуститься» первые протопланеты, а затем путем компьютерного моделирования поведения газового диска «нащупать» в них новорожденные «комки». Это могут быть и своеобразные «прорези» в структуре концентрических колец вокруг звезды (чем-то похожих на кольца Сатурна и других планет-гигантов) и, наоборот, «вздутия» – неоднородности среди газа и пыли. В данном случае речь идет о наблюдениях структуры небольшого пылевого диска вокруг Веги.

Компьютерное моделирование показало, что его вид лучше всего описывается, если допустить существование «под ковром» невидимой планеты массой с Нептун, к тому же обращающейся вокруг своей звезды на расстоянии, на которое сам Нептун отдален от нашего Солнца в нашей собственной Солнечной системе. Такая широкая орбита этой нептуноподобной планеты означает, что возле Веги вполне достаточно места для того, чтобы в свой черед образовались и какие-нибудь небольшие планеты, сложенные из скальных пород, подобные Земле. Собственно, этого уже достаточно для того, чтобы новость заинтересовала широкую публику, главный интерес которой к астрономии, вероятно, заключается в том, чтобы узнать, одиноки ли мы во Вселенной («Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе, - науке это неизвестно...»).

К сожалению, вероятность отыскать жизнь вблизи Веги гораздо меньше, чем даже для тех звезд, у которых планеты до сих пор не найдены. Во-первых, ее планетная система еще окончательно не сформировалась, а во-вторых, новоявленный «родственничек» обладает недюжинной радиацией. Вега расположена от нас относительно близко – в 25 световых годах от Солнца. По своей яркости она занимает пятое место среди всех звезд на земном небе и третье – среди звезд, видимых в Северном полушарии (голубоватая звездочка из созвездия Лиры – Альфа Лиры). Она имеет диаметр в три раза больше солнечного и, соответственно, светит в 58 раз ярче нашей звезды (поэтому долгое время и не удавалось как следует разглядеть относительно тусклое облачко возле нее). Значит, и срок жизни ей отмерен гораздо меньший.

Поэтому с научной точки зрения фантасты, размещавшие где-то у Веги высокоразвитые цивилизации, мягко говоря, неправы. Например, в рассказе популярного у советских читателей поляка Конрада Фиалковского («Бессмертный с Веги») некие могущественные инопланетяне не только разложили на атомы посланный к ним земной звездолет, но и сложили его затем неправильно – из антиматерии. Впрочем, как только ошибка прояснилась, они не преминули все исправить и пообещали через пару столетий прислать «правильный образец».

Тем не менее, сам по себе факт существования такой звездной системы – вещь весьма обнадеживающая. Это лишний раз подтверждает правильность современных взглядов на формирование планетных систем и дает надежду на то, что «конфигурация» нашей собственной планетной системы не является чем-то неповторимым. Результаты моделирования приведены в Astrophysical Journal в публикации от 1 декабря 2003 года. Они основываются на наблюдениях, выполненных при помощи самой чувствительной в мире субмиллиметровой камеры SCUBA, смонтированной на Телескопе имени Джеймса Клерка Максвелла (James Clerk Maxwell Telescope, Мауна-Кеа, Гавайи, 4 тысячи метров над уровнем моря). На изображениях, полученные SCUBA, видно облако у Веги, состоящее из очень холодной пыли (-180°). Неправильная форма этого облака – свидетельство того, что оно, по всей видимости, содержит планеты, объясняет астроном Марк Вьятт (Mark Wyatt), автор статьи. Хотя мы и не можем непосредственно наблюдать эти планеты, зато можем кое-что узнать об их параметрах по внесенным ими в облако возмущениям.

Полагают, что похожая на Нептун планета, о которой речь, когда-то сформировалась гораздо ближе к Веге, чем расположена сейчас. И пока она сдвигалась на свою текущую позицию (процесс продолжался приблизительно 56 миллионов лет), множество комет отправились вдаль, вырванные ее гравитацией из общей массы пылевого диска. Тот же самый процесс, как полагают, протекал когда-то и в нашей Солнечной системе. Нептун был отодвинут от Солнца из-за присутствия Юпитера. Поэтому при наличии подобной Нептуну планеты Вега может также иметь и более массивную планету, подобную Юпитеру, на орбите, расположенной ближе к светилу. Предсказано, что такие «комки» в диске делают оборот по орбите за триста лет. Если провести больше наблюдений в течение нескольких ближайших лет, можно подтвердить или опровергнуть эти построения.