Си́риус (греч. Σείριος; лат. Sirius – сияющий, горящий) (α Canis Majoris, α CMa; альфа Большого Пса, α Большого Пса, 9 CMa, BD –16 1591, HD 48915, 2MASS J16450887–1642566), самая яркая звезда созвездия Большой Пёс (рис. 1) и всего ночного неба; представляет собой визуально-двойную звёздную систему (рис. 2), состоящую из звезды главной последовательности спектрального класса A0mA1 Va (Сириус A) и белого карлика спектрального класса DA2 (Сириус B).

Астрометрические и фотометрические характеристики

Сириус имеет следующие небесные координаты: прямое восхождение 06^h 45^m 08,92^s, склонение –16° 42′ 58,02″. Вместе со звёздами Бетельгейзе (α Ориона) и Процион (α Малого Пса) составляет сезонный астеризм Зимний треугольник.

Рис. 1. Современная карта созвездия Большой Пёс. По горизонтальной оси отложено прямое восхождение, по вертикальной – склонение. Звёзды изображены чёрными кружками, размеры которых соответствуют звёздной величине (шкала под картой). Жёлтыми кружками отмечены звёздные скопления. Перевод: БРЭ.Рис. 1. Современная карта созвездия Большой Пёс. По горизонтальной оси отложено прямое восхождение, по вертикальной – склонение. Звёзды изображены чёрными кружками, размеры которых соответствуют звёздной величине (шкала под картой). Жёлтыми кружками отмечены звёздные скопления. Перевод: БРЭ.Параллакс Сириуса равен 379,21 ± 1,58 мс дуги. Это одна из ближайших к Солнцу звёзд – расстояние до неё составляет около 2,64 пк (8,61 световых лет), чем и объясняется рекордная яркость на ночном небе.

Собственное движение Сириуса довольно значительно – около 1,3″ в год (–0,546″ в год по прямому восхождению и 1,223″ в год по склонению). Его тангенциальная скорость равна приблизительно 16,75 км/с. Измерения лучевой скорости показали, что Сириус приближается к Солнечной системе со скоростью около 8 км/c и в будущем станет ещё ярче.

Компоненты Сириус A и Сириус B обращаются вокруг общего центра масс с периодом около 50 лет. Максимальное расстояние между ними (апоастр) равно 31,5 астрономической единицы, минимальное (периастр) – 8,1 а. е. На рис. 3 представлена орбита Сириуса B относительно Сириуса A, построенная научной группой под руководством Г. Бонда по результатам регулярных наблюдений системы Сириус с 2001 по 2016 гг. на космическом телескопе «Хаббл» и анализа исторических наблюдений, проводившихся с 1862 г.

Рис. 2. Двойная звезда Сириус, состоящая из звезды главной последовательности Сириус A (в центре) и белого карлика Сириус B (слева снизу). Крестообразные дифракционные всплески и концентрические кольца вокруг Сириуса А и малое кольцо вокруг Сириуса В являются артефактами. Фото: космический телескоп «Хаббл».Рис. 2. Двойная звезда Сириус, состоящая из звезды главной последовательности Сириус A (в центре) и белого карлика Сириус B (слева снизу). Крестообразные дифракционные всплески и концентрические кольца вокруг Сириуса А и малое кольцо вокруг Сириуса В являются артефактами. Фото: космический телескоп «Хаббл».Видимая звёздная величина Сириуса А: −1,46^m; его абсолютная звёздная величина: 1,42^m (оба значения – в фильтре V). Видимая звёздная величина Сириуса B: 8,44^m; его абсолютная звёздная величина: 11,18^m (оба значения – в фильтре V). В видимом диапазоне электромагнитного спектра Сириус А примерно на 10 звёздных величин ярче, чем Сириус B. Только на самых коротких длинах волн дальнего ультрафиолетового и ближнего рентгеновского диапазонов Сириус В ярче Сириуса А (рис. 4).

Спектральные и физические характеристики

Сириус А – звезда главной последовательности спектрального класса A0mA1 Va (A0 – по спектральным линиям металлов, A1 – по линиям водорода и гелия, Va – класс светимости). Масса Сириуса A равна 2,063 ± 0,023 M_⊙ (где M_⊙ – масса Солнца), а радиус – 1,7144 ± 0,0090 R_⊙ (где R_⊙ – радиус Солнца). Светимость компонента Сириус А выше солнечной в 24,74 ± 0,70 раза; эффективная температура поверхности 9910 ± 130 K.

Рис. 3. Орбита Сириуса B, построенная по результатам астрометрических наблюдений визуально-двойной звёздной системы Сириус с 1862 по 2016. График из статьи: The Sirius System and Its Astrophysical Puzzles: Hubble Space Telescope and Ground-based Astrometry / H. E. Bond, G. H. Schaefer, R. L. Gilliland [et al.] // The Astrophysical Journal. 2017. Vol. 840, № 2. P. 7. Перевод: БРЭ.Рис. 3. Орбита Сириуса B, построенная по результатам астрометрических наблюдений визуально-двойной звёздной системы Сириус с 1862 по 2016. График из статьи: The Sirius System and Its Astrophysical Puzzles: Hubble Space Telescope and Ground-based Astrometry / H. E. Bond, G. H. Schaefer, R. L. Gilliland [et al.] // The Astrophysical Journal. 2017. Vol. 840, № 2. P. 7. Перевод: БРЭ.На основе анализа спектров высокого разрешения был сделан вывод об избытке химических элементов тяжелее гелия на поверхности Сириуса A. Средняя металличность звезды ([Fe/H] = 0,5) в 3 раза превышает солнечную. Относительное содержание отдельных химических элементов (например, Na, Co, Zn) в атмосфере Сириуса А в 30–60 раз больше, чем у Солнца.

Скорость вращения компонента Сириус А вокруг своей оси очень мала по сравнению с типичными звёздами спектрального класса А: проекция экваториальной скорости вращения $v_e$ на луч зрения $v_e \sin i=16,3 \pm 0,1 \, км/с$ (где $i\,–$ угол между осью вращения и лучом зрения).

Сириус B – горячий белый карлик с фотосферой из чистого водорода, относящийся к спектральному классу DA2. Он является одним из самых массивных известных белых карликов, особенно среди близлежащих. Его масса составляет 1,018 ± 0,011 M_⊙, т. е. почти равна массе Солнца, а радиус – 0,008098 ± 0,000046 R_⊙ (88 % радиуса Земли; рис. 5). Светимость составляет 0,02448 ± 0.00033 L_⊙ (где L_⊙ – светимость Солнца), эффективная температура оценивается в 25 369 ± 46 K.

Эволюция

Белые карлики образуются в конце эволюции звёзд главной последовательности, прошедших через стадию красного гиганта и планетарной туманности. На основе многих десятилетий измерений астрометрических параметров системы Сириус достаточно точно определены массы компонентов, измерены их светимости и радиусы. Таким образом, с высокой точностью можно определить возраст этой звёздной системы, а следовательно, описать её прошлое и предсказать будущее. Оценка возраста звезды Сириус А составляет 242 ± 15 млн лет.

Рис. 4. Изображение двойной звёздной системы Сириус в рентгеновском диапазоне. Ярким источником является Сириус B, более тусклый компаньон – Сириус А. 1999. Фото: космическая обсерватория «Чандра».Рис. 4. Изображение двойной звёздной системы Сириус в рентгеновском диапазоне. Ярким источником является Сириус B, более тусклый компаньон – Сириус А. 1999. Фото: космическая обсерватория «Чандра».Предполагается, что изначально система Сириус состояла из двух голубых звёзд, обращающихся вокруг общего центра масс по вытянутым эллиптическим орбитам с периодом около 9,1 года. Более массивный и яркий компаньон представлял собой звезду спектрального класса В с массой 5 M_⊙ и светимостью около 600 L_⊙. Менее массивным и менее ярким спутником был современный Сириус А. Более массивная звезда эволюционировала быстрее, чем её спутник, и примерно через 100 млн лет, израсходовав термоядерное горючее, перешла на стадию красного гиганта (её светимость на этой стадии оценивается в 1200 L_⊙). За несколько сотен тысяч лет внешние слои звезды (⅘ её массы) были унесены в межзвёздное пространство звёздным ветром, обнажив горячее ядро. Так звезда превратилась в белый карлик.

Возраст современного белого карлика Сириус B оценивается в 124 ± 10 млн лет. Исходя из высокого эксцентриситета орбиты звёздной системы (e = 0,59) и расстояния в периастре 8,1 а. е., предполагается, что взаимодействие компонентов на поздних стадиях эволюции звезды-прародителя Сириуса В было минимальным и что она эволюционировала подобно одиночной звезде. Но в то время, когда звезда-прародитель Сириуса В проходила стадию красного гиганта, она обогатила тяжёлыми химическими элементами своего компаньона, чем и объясняется высокая металличность Сириуса А. После того как звезда-прародитель Сириуса B сбросила бо́льшую часть своей массы в межзвёздное пространство, среднее расстояние между компонентами увеличилось до 20 а. е., а период обращения стал больше – около 50 лет.

Рис. 5. Белый карлик Сириус B (слева) в сравнении с Землёй (справа) в представлении художника. Наблюдательные данные, полученные с помощью спектрографа STIS космического телескопа «Хаббл», указывают на то, что масса Сириуса B примерно равна массе Солнца, а диаметр немного меньше диаметра Земли.Рис. 5. Белый карлик Сириус B (слева) в сравнении с Землёй (справа) в представлении художника. Наблюдательные данные, полученные с помощью спектрографа STIS космического телескопа «Хаббл», указывают на то, что масса Сириуса B примерно равна массе Солнца, а диаметр немного меньше диаметра Земли.Скорость остывания белого карлика можно предсказать. Предположительно, систему Сириус ждёт следующий сценарий эволюции. Современный Сириус B продолжит остывать, пока (примерно через миллиард лет) температура его поверхности не снизится до 13 100 К. В этот момент звезда начнёт испытывать нерадиальные пульсации и будет классифицироваться как пульсирующий белый карлик типа DAV, или ZZ Kитa (неизбежная стадия эволюции всех белых карликов с водородной фотосферой). Пульсации будут продолжаться несколько сотен миллионов лет, пока температура поверхности не упадёт примерно до 11 500 К. В этот момент пульсации затухнут, и звезда возобновит медленное постепенное остывание.

Вероятно, Сириус А повторит бо́льшую часть жизненного цикла Сириуса B, но в более медленном темпе. Примерно через 660 млн лет Сириус А перейдёт в стадию красного гиганта, а затем родится новый белый карлик. Сириус А потеряет около ⅔ своей массы, и масса образовавшегося белого карлика будет составлять 0,6 M_⊙. Сформируется двойная вырожденная система, состоящая из двух белых карликов, в которой Сириус B снова станет более массивным доминирующим компонентом. Расстояние между компонентами увеличится до 37 а. е., а орбитальный период – до 180 лет. Оба белых карлика продолжат остывать. Через 10 млрд лет температура поверхностей обеих звёзд упадёт ниже 4000 К и они перейдут в стадию чёрных карликов, не излучающих (или слабо излучающих) в видимом диапазоне электромагнитного спектра.

Условия наблюдения

Сириус – звезда Южного полушария неба, для жителей Северного полушария Земли она является восходяще-заходящим, сезонным, светилом. На территории России наблюдается южнее 73º с. ш., однако в высоких северных широтах эта звезда не поднимается высоко над горизонтом, что осложняет её наблюдение. Начиная с конца августа Сириус можно наблюдать в предрассветных сумерках. Рис. 6. Астеризм Зимний треугольник. Яркие звёзды Сириус (α Большого Пса), Процион (α Малого Пса) и Бетельгейзе (α Ориона) образуют на небе почти равносторонний треугольник. В правой части снимка виден астеризм Пояс Ориона. Адаптация: БРЭ.Рис. 6. Астеризм Зимний треугольник. Яркие звёзды Сириус (α Большого Пса), Процион (α Малого Пса) и Бетельгейзе (α Ориона) образуют на небе почти равносторонний треугольник. В правой части снимка виден астеризм Пояс Ориона. Адаптация: БРЭ.Поздней осенью Сириус виден с полуночи до утра, а зимой наступает наиболее благоприятное для наблюдения время, когда звезду можно наблюдать с вечера до глубокой ночи. В начале весны (вплоть до середины апреля) Сириус доступен для наблюдения непродолжительное время сразу после захода Солнца и низко над горизонтом.

Главный ориентир при поиске Сириуса – созвездие Орион, а точнее, его часть – астеризм Пояс Ориона, состоящий из трёх ярких звёзд, расположенных почти на одной прямой. Если продлить эту линию к горизонту, то она укажет на яркую звезду – Сириус (рис. 6).

Историческая справка

Название «Сириус» происходит от греческого слова σείριος, что означает «сияющий», «горящий». Эта яркая звезда играла решающую роль в астрономии, мифологии и оккультизме на протяжении тысячелетий, о чём свидетельствуют её изображения на древних артефактах.

У древних египтян звезда Сириус (егип. Сопдет) Рис. 7. Изображение Исиды и Осириса в облике Сопдет и Сах. Рамессеум. 13 в. до н. э. Репродукция иллюстрации из книги: Hinrichs J. C. Thesaurus inscriptionum Aegyptiacarum. Bd. 1. Leipzig, 1883.Рис. 7. Изображение Исиды и Осириса в облике Сопдет и Сах. Рамессеум. 13 в. до н. э. Репродукция иллюстрации из книги: Hinrichs J. C. Thesaurus inscriptionum Aegyptiacarum. Bd. 1. Leipzig, 1883.была небесным воплощением богини Исиды, которая в египетском пантеоне считалась дочерью Геба (бога земли) и Нут (богини неба) и женой бога Осириса (повелителя подземного мира). Олицетворением последнего было созвездие Орион (егип. Сах), состоявшее, по мнению египтян, из 7 звёзд. Таким образом, Исида в облике Сопдет находилась на небе рядом со своим супругом (рис. 7). Гелиакический восход Сириуса происходил непосредственно перед ежегодным разливом Нила. Новое появление Сириуса возвещало новый год и начало цикла реки и урожая. В этом отношении Исиду называли «повелительницей начала года» и «богиней восточного горизонта неба, при виде которой все радуются». Звезда Сириус была тесно связана с египетской религией и мифологией, древнеегипетским календарём и хронометрированием, а также с погребальными практиками и строительством храмов. То, как древние египтяне определяли наступление нового года по восходу Сириуса, помогает историкам и археологам определить абсолютные исторические даты правления фараонов и династий Древнего Египта.

В шумеро-аккадской астрономии Сириус входил в созвездие Стрела, которое связывали с богом Нинуртой, боровшимся с летней засухой. Зороастрийцы называли Сириус «Тиштрия» и связывали с божеством, управляющим дождём и прочими водами, одним из стражей неба, которые не дают проявляться злым силам (например, засухе) в материальном мире. В Древней Индии Сириус носил имя Мргавьядха, которое переводится как «охотник на оленей».

Во многих культурах Сириусу исторически придавали особое значение и зачастую связывали эту звезду с собаками. Любой путник, оказавшись в пустыне, мог ориентироваться по Сириусу, поэтому с древних времён это светило считали путеводной звездой. По этой же причине его называли Пёсьей звездой, т. к. оно ассоциировалось с собакой, способной довести хозяина до нужного места. Поскольку с гелиакическим восходом Сириуса в Древней Греции и Древнем Риме начинался период изнуряющей жары, считалось, что Сириус несёт дурное предзнаменование, вызывая засуху и болезни. Согласно греческой мифологии, звездой Сириус стала собака охотника-великана Ориона. Римляне называли эту звезду Каникула (лат. Canicula), что переводится как «маленькая собачка», а период изнуряющей летней жары, совпадающий с утренней видимостью Сириуса (с 23 июля по 23 августа), называли dies caniculares – «собачьи дни» (так появилось понятие «каникулы» – время, когда объявляется перерыв во всех занятиях). Индейцы Северной Америки ассоциировали Сириус с собакой, койотом или волком. Согласно «Трактату о небесных явлениях» Сыма Цяня, древнекитайские астрономы также называли Сириус «небесным волком».

В арабской мифологии ярчайшую звезду ночного неба называли «аль-Абур», т. е. «та, что пересекла» (Млечный Путь), поспешив навстречу своей сестре Сухейль (звезда Канопус). Похожим словом «Альхабор» называл Сириус Дж. Чосер в стихотворном «Трактате об астролябии» (1391).

В 1718 г., изучая Сириус и другие звёзды и сравнивая их положения в 18 в. с приведёнными в античных каталогах, Э. Галлей открыл собственные движения звёзд. Измерения собственного движения Сириуса в 1-й половине 19 в. привели Ф. В. Бесселя к предположению, что на движение звезды влияет второе тело. В 1862 г. это подтвердил наблюдениями А. Г. Кларк, открывший у Сириуса чрезвычайно тусклый, но довольно массивный спутник – он является первым из обнаруженных белых карликов, а также самым ярким и ближайшим к Солнцу.