GK Персея

GK Персея открыл 21 февраля 1901 года шотландский священник и астроном-любитель Томас Дэвид Андерсон ( (англ.) Thomas David Anderson) из Эдинбурга, когда он бросил случайный взгляд на небо и увидел звезду третьей величины в созвездии Персея. Андерсон был опытным наблюдателем: до этого он уже открыл T Возничего — тоже новую звезду — в 1892 году. На следующий день он сообщил о своём наблюдении в Гринвичскую обсерваторию и с удивлением понял, что был первооткрывателем первой новой звезды 20-го века[7].

В России первым её увидел 15-летний киевский гимназист Андрей Борисяк (1885—1962) (вместе со своим товарищем А.И.Барановским). Он на несколько часов опередил астрономов-профессионалов и был удостоен за это открытие немалых по тем временам почестей. Император Николай II собственноручно подарил ему телескоп Цейса, а Русское астрономическое общество приняло его в свои действительные члены. Позднее по рекомендации Фламмариона Борисяк стал также членом Французского астрономического общества. Мечтая связать свою судьбу с астрономией, Борисяк поступил в университет, однако не смог осилить сложные математические дисциплины. В итоге он стал профессиональным музыкантом и написал учебник «Школа игры на виолончели»[8].

Получив сообщение о вспышке, астрономы Гарвардской обсерватории установили, что на месте новой ранее была слабая звездочка 13^m величины, которая показывала небольшие колебания яркости. Случилось так, что этот регион созвездия Персея был сфотографирован за два дня до открытия д-ра Андерсона и на фотопластинке звезда была в минимуме яркости. Таким образом, менее чем за два дня звезда подняла свою яркость с 13^m до 3^m, увеличив светимость в 10 000 раз.

В следующие два дня звезда продолжала увеличивать яркость, правда, несколько медленнее, пока не достигла максимальной величины 0^m,2, сравнявшись по светимости с Капеллой и Вегой. Общее изменение яркости было четырнадцать величин, и это значение было достигнуто менее чем за четыре дня. Сразу же после пика яркости она быстро начала угасать (хотя и не так быстро, как вспыхнула): через шесть дней после максимума она была звездой второй величины, а через две недели — четвертой. На этом этапе начались серии колебаний с периодичностью около четырёх дней и амплитудой 1^m,5. Эти колебания продолжались в течение нескольких месяцев, пока звезда продолжала угасать. Новая вернулась к состоянию покоя и своей обычной величине 13^m за одиннадцать лет[7].

Через шесть месяцев после вспышки французский астроном Камиль Фламмарион и его коллеги заявили, что они сфотографировали «светящуюся оболочку, окружающую звезду». Это озадачило астрономов, поскольку в этом случае получается, что оболочка, сброшенная при взрыве новой, разлетается со скоростью быстрее, чем скорость света. Обычно уходят годы, прежде чем материал, выброшенный при таких событиях, может быть разрешён в наземные телескопы. Чарлз Перрайн и Джордж Ричи также отметили изменение положения областей плотности оболочки на фотографиях, сделанных из месяца в месяц. Оболочка в системе GK Персея расширялась с огромной скоростью — 11 угловых минут в год — в десять раз больше скорости света, что вызвало ажиотаж среди астрономов и в популярной прессе[7].

Голландский астроном Якоб Каптейн был, вероятно, первым человеком, который заявил, что «разлетающаяся» оболочка на самом деле вообще не движется. Он предположил, что то, что мы видим на самом деле является световым эхо вспышки. Теория Каптейна лишь отчасти объясняла ситуацию. Парадокс был решён в 1939 году Полем Кудером.

Он предположил, что наличие пылевой оболочки перед вспышкой GK Per объяснило бы сверхсветовое эхо вокруг этой звезды. Вспышка новой является, по сути, сферическим потоком света, постепенно высвечивающим окружающую пыль. Излучение, идущее прямо на земного наблюдателя, высвечивает пыль вдоль линии прямой видимости по направлению к Земле. Другие лучи высвечивают пыль в стороне от луча зрения через некоторое время, а затем отклоняются в сторону Земли. Эти лучи на самом деле прошли относительно небольшое дополнительное расстояние, но эхо, как видится, увеличилось на расстоянии между прямым лучом и отклоненными лучами, поэтому расширение, как кажется, происходит быстрее скорости света. Кажущаяся скорость движения бесконечна в момент, когда свет, направленный на наблюдателя, впервые высвечивает пыль, но она замедляется, когда кольцо света растет[9]. Наблюдатель видит свет мнимого расширения поверхности вокруг новой, которая является поверхностью вытянутого эллипсоида, где новая и Земля находятся фокусах этого эллипсоида. Если пыль присутствует на линии между новой и наблюдателем, то возникает эффект «сверхсветового» расширения. Почти через пятнадцать лет после взрыва небулярная оболочка вокруг GK Персея, наконец, стала полностью видимой и получила название Туманность Фейерверк (The Firework Nebula)[10]. Структура этой туманности объясняется тем, что расширение происходит в плотной межзвёздной среде[11]. Её масса оценивается более, чем 0,0001 массы Солнца, а скорость расширения достигает 1200 км/с, её диаметр пока меньше светового года[12][13].

GK Персея (как и похожие на неё катаклизмические переменные звёзды) является тесной двойной системой, состоящей из компактного белого карлика, поглощающего вещество гигантской холодной звезды спектрального класса K2IV через аккреционный диск[14]. Когда масса вещества достигает критического значения, происходит термоядерная вспышка, выбрасывающая звездное вещество в окружающее пространство, однако не разрушающая белый карлик. Система GK Персея очень близкая: орбитальный период белого карлика равен двум суткам[7].