Наблюдаем переменные звезды

На астрономических обсерваториях для изучения переменных звезд применяются самые современные методы с использованием весьма сложного и совершенного оборудования.

Любительские наблюдения ведутся более простыми способами. Это либо глазомерные оценки изменений блеска при визуальном наблюдении переменных звезд в телескоп, либо измерение почернений на фотографических снимках. Однако точность, которая при этом достигается, сравнительно невелика. Поэтому практическую ценность подобные наблюдения имеют лишь в том случае, если колебания блеска изучаемых объектов превосходят примерно 0,3 звездной величины.

Чтобы приступить к наблюдению той или иной переменной звезды, нужно прежде всего найти ее на звездном небе. Для этого надо воспользоваться подробной звездной картой, на которой изображен соответствующий участок неба. Такие карты имеются, например, в книге В. П. Цесевича «Что и как наблюдать на небе» (рис. 4-29) и в книге Б. А. Максимачева и В.Н.Комарова «В звездных лабиринтах» (рис. 18-37).

Еще лучше, если есть возможность достать звездный атлас академика А. А. Михайлова, состоящий из четырех очень подробных карт. На них изображены все звезды, которые можно наблюдать невооруженным глазом с территории нашей страны, и специально отмечены переменные звезды. Каталог этих звезд прилагается к атласу. В нем приведены их небесные координаты, амплитуды колебаний блеска и указаны типы переменности.

Следующий шаг состоит в том, чтобы зарисовать на отдельной карточке окрестности намеченной для изучения переменной звезды и выбрать в непосредственной близости от нее звезды сравнения. Звезды сравнения должны быть близки к наблюдаемой переменной по блеску и, желательно, по цвету. Их нужно обозначить буквами (а, в, с, d и т. д.) и в дальнейшем придерживаться принятых обозначений.

Возможны различные способы сравнения блеска. Познакомимся с так называемым методом Пиккеринга.

Белые карлики - небольшие, очень плотные звезды, по своим размерам сравнимые с Землей. По современным представлениям белые карлики - это заключительный этап в жизни звезд с массой до 1,2 массы Солнца.

Отберем две звезды - одна из них должна быть чуть ярче наблюдаемой переменной звезды, другая - чуть слабее. Обозначим более яркую звезду буквой а, более слабую буквой в. А переменную - буквой V. Затем нужно мысленно разделить интервал их блеска (а, в) на десять равных частей и в этих десятых долях оценить разности блеска более яркой звезды сравнения и наблюдаемой переменной (а, V), а также наблюдаемой переменной и более слабой звезды (V, в).

В результате блеск переменной V займет определенное место на интервале (а, в). Записывается это так:

alV9в или a2V8в... или a9Vlв.

После этого, зная звездные величины звезд а и в, можно легко определить блеск звезды V.

Допустим, звезда а имеет четвертую звездную величину + 4^m, а в - шестую + 6^m. Из наблюдений было установлено, что alV9в. Интервал (а, в) равен:

2^m, а 0,1(а,в)=0^m, 2.

Следовательно, искомый блеск звезды V составит:

+ 4^m + 0^m,2 = + 6^m - 1^m,8 = + 4^m,2.

С другими способами визуальной оценки блеска переменных звезд методом сравнения, а также с методами определения блеска по фотографиям можно ознакомиться в книге В. П. Цесевича «Переменные звезды и их наблюдения». Там же приведен список звезд сравнения для некоторых ярких переменных звезд (стр. 152-154).

Результат каждого отдельного наблюдения переменной звезды дает нам после соответствующей обработки пару чисел (Т, S), где Т - момент наблюдения, а S -- величина блеска.

Получив достаточное количество таких пар, можно приступить к построению кривой изменения блеска.

На горизонтальной оси надо отложить слева направо промежутки времени, выбрав масштаб в соответствии с величиной периода изменения блеска таким образом, чтобы на графике поместился достаточно большой участок кривой изменения блеска, охватывающий целый период или даже несколько периодов. Сильно сжимать график во времени не следует - это затруднит точное определение моментов максимумов и минимумов колебаний величины блеска.

График изменения блеска переменной звезды

На вертикальной оси снизу вверх откладываются значения блеска в звездных величинах. После этого можно непосредственно приступить к построению графика. Полученные в результате наблюдений значения (Т, S) в порядке возрастания величины Т, то есть времени, надо отложить на чертеже. Значение Т всякий раз откладывается на горизонтальной оси, а S - на вертикальной. Искомая точка получается на пересечении перпендикуляров, восстановленных в точках, соответствующих значениям Т и S.

Построение графика изменения блеска переменной звезды

Обозначив на графике все точки, надо соединить их плавной кривой линией. При этом нужно учитывать, что некоторые точки могут отскочить в сторону из-за ошибок наблюдений. Проводя кривую, не следует механически соединять все отмеченные точки, надо сгладить ее приблизительно так, как это показано на рисунке.

Характер построения графика будет зависеть от величины периода. Если переменная звезда, за которой ведется наблюдение, долгопериодическая, то строится общая кривая изменения блеска, учитывающая данные наблюдений, проведенных на протяжении многих суток. Такие звезды достаточно наблюдать один-два раза каждую ночь. В том же случае, если переменная короткопериодическая и колебания ее блеска совершаются быстро, нужно строить так называемые индивидуальные кривые, отражающие изменения, происходившие на протяжении одной ночи. Для построения кривых изменения блеска короткопериодических переменных требуются частые наблюдения с интервалом 5-10 минут, а при изучении короткопериодических звезд типа RR Лиры - еще более частые.

Одна из основных задач, которые решаются в процессе любительских наблюдений, состоит в возможно более точном определении моментов минимального и максимального блеска переменной звезды.

Определение на графике максимума и минимума блеска переменной звезды

Делается это так. Надо с помощью линейки провести несколько прямых линий, параллельных горизонтальной оси, с таким расчетом, чтобы каждая из них пересекла кривую изменения блеска дважды. При установлении момента минимума - один раз на участке, соответствующем ослаблению блеска, и второй раз на участке, соответствующем его усилению. А при установлении момента максимума - один раз на участке усиления блеска и второй раз - на участке его ослабления.

Затем каждый отрезок, выделенный на этих параллельных прямых точками их пересечения с ветвями кривой изменения блеска, нужно с помощью циркуля разделить пополам, полученные срединные точки соединить плавной линией и продолжить ее до пересечения с кривой изменения блеска. Точка пересечения обозначит минимум или максимум блеска. Теперь уже нетрудно, пользуясь отметками времени и блеска на осях графика, определить соответствующие этой точке Т и S - то есть момент достижения минимума или максимума и блеск переменной звезды в этот момент.

Как мы уже говорили, при наблюдении короткопериодических переменных звезд, тем более неправильных - с меняющимся периодом изменения блеска, - измерения необходимо производить достаточно часто, иногда через каждые несколько минут. Поэтому и масштаб времени на горизонтальной прямой графика следует выбрать достаточно мелкий. Иными словами, надо разбить горизонтальную прямую на отрезки, соответствующие уже не суткам или часам, а минутам.

Моменты максимумов и минимумов блеска и в этом случае должны определяться уже известным нам способом, но результаты, естественно, получатся более точные.

Имея достаточное количество значений моментов минимумов и максимумов блеска для одной и той же переменной звезды, можно сопоставить их между собой и выяснить, как меняется с течением времени период изменения ее блеска, в том числе обнаружить и быстрые изменения периода.

Еще одним подходящим объектом для любительских наблюдений являются новые звезды. Не говоря уже о том, что любители способны первыми обнаружить новую звезду - такие случаи известны, - они могут систематическими наблюдениями внести ценный вклад в ее изучение.

Узнав о том, что обнаружена новая звезда, надо прежде всего, воспользовавшись данными, приведенными в сообщении, и звездной картой, отыскать ее на небе. После этого среди окружающих соседних звезд необходимо выбрать звезды сравнения и начать регулярные измерения блеска новой. Наблюдения нужно проводить по нескольку раз в течение каждой ясной ночи. Чем больше измерений будет сделано, тем более точной получится кривая блеска. Построение кривой изменения блеска новой во времени и явится итогом проведенных наблюдений.

Что же касается открытия новой звезды, то для этого требуется очень хорошее знание звездного неба. Только в этом случае наблюдателю удастся одним из первых заметить ее появление.