Плеяды ( / ˈ p l iː . ə d iː z , ˈ p l eɪ -, ˈ p l aɪ - / ), [8] [9] также известные как Семь сестёр и Мессье 45 , являются астеризмом открытого звёздного скопления, содержащего молодые звёзды B-типа на северо-западе созвездия Тельца . Находясь на расстоянии около 444 световых лет , оно входит в число ближайших к Земле звёздных скоплений и является ближайшим к Земле объектом Мессье , являясь наиболее очевидным звёздным скоплением для невооружённого глаза в ночном небе . Также наблюдается наличие в нём отражательной туманности NGC 1432 , области HII . [10]
В скоплении доминируют горячие голубые светящиеся звезды , которые сформировались в течение последних 100 миллионов лет. Отражательные туманности вокруг самых ярких звезд когда-то считались остаточным материалом от их формирования, но теперь считается, что они, вероятно, являются несвязанным пылевым облаком в межзвездной среде , через которую в настоящее время проходят звезды. [11] Это пылевое облако, по оценкам, движется со скоростью приблизительно 18 км/с относительно звезд в скоплении. [12]
Компьютерное моделирование показало, что Плеяды, вероятно, образовались из компактной конфигурации, которая когда-то напоминала туманность Ориона . [13] Астрономы подсчитали, что скопление просуществует еще около 250 миллионов лет, после чего кластеризация будет утрачена из-за гравитационного взаимодействия с галактическим окружением. [14]
Вместе с рассеянным звездным скоплением Гиады Плеяды образуют Золотые Ворота Эклиптики .
Название Плеяды происходит от древнегреческого : Πλειάδες . [15] Вероятно, оно происходит от plein («плыть») из-за важности скопления в определении сезона навигации в Средиземном море : «сезон навигации начинался с их гелиакического восхода ». [16] В классической греческой мифологии это имя использовалось для семи божественных сестер, называемых Плеядами . Со временем, как говорят, это имя произошло от имени мифической матери, Плейоны , что фактически означает «дочери Плейоны». [17] В действительности, древнее название звездного скопления, связанное с мореплаванием, почти наверняка первым появилось в культуре, затем последовало наименование связи с божествами-сестрами, и в конечном итоге оно появилось в более поздних мифах для интерпретации названия группы, матери, Плейоны. [18]
Группа M45 играла важную роль в древности для создания многих календарей благодаря сочетанию двух замечательных элементов. Первый, который до сих пор актуален, это его уникальный и легко идентифицируемый вид на небесном своде около эклиптики . Второй, существенный для древних, заключается в том, что в середине третьего тысячелетия до нашей эры этот астеризм (выдающийся рисунок или группа звезд, которая меньше созвездия) отмечала точку весеннего равноденствия . [19] (2330 г. до н. э. с эклиптической широтой около +3,5° согласно Stellarium )
Важность этого астеризма также очевидна в Северной Европе. Скопление Плеяд отображено на небесном диске Небры , который был найден в Германии и датирован примерно 1600 г. до н. э. На диске скопление представлено в высоком положении между Солнцем и Луной.
Этот астеризм также знаменует начало нескольких древних календарей:
Хотя M45 больше не находится в точке весеннего равноденствия, астеризм по-прежнему остается важным, как функционально, так и символически. В дополнение к изменениям в календарях, основанных на лунных станциях среди индийцев и арабов, рассмотрим случай древнего йеменского календаря, в котором месяцы обозначены в соответствии с астрономическим критерием, который привел к его названию Календарь Плеяд : месяц Хамс , буквально «пять», это тот, в течение которого Солнце и аль-Турайя , т. е. Плеяды , отклоняются друг от друга на пять движений Луны , т. е. на пять путей, которые «Луна» проходит в среднем за один день и одну ночь, если использовать терминологию Абд аль-Рахмана аль-Суфи . [26]
В тюркской мифологии - созвездие Плеяды - одна из древнейших космологических фигур тюрков. Сезонные циклы в Анатолии определяются этой звездной группой. [27]
Плеяды являются заметным зрелищем зимой в Северном полушарии и легко видны из средних южных широт. Они были известны с древности культурам по всему миру, [29] включая кельтов ( валлийский : Tŵr Tewdws , ирландский : Streoillín ); доколониальных филиппинцев (которые называли его Mapúlon , Mulo‑pulo или Muró‑púro , среди других названий), для которых он обозначал начало года; [30] [31] гавайцев (которые называют их Makaliʻi ), [32] маори (которые называют их Matariki ); коренных австралийцев (из нескольких традиций ); империю Ахеменидов , откуда у персов (которые называли их Parvīn – پروین – или Parvī – پروی ); [33] арабы (которые называют их al-Thurayyā ; الثريا [34] ); китайцы ( которые называют их mǎo ;昴); кечуа (которые называют их Qullqa или хранилище); японцы (которые называют их Subaru ;昴,スバル); майя ; ацтеки ; сиу ; кайова ; [35] [36] и чероки . В индуизме Плеяды известны как Kṛttikā и в писаниях связаны с божеством войны Картикеей , а также отождествляются или ассоциируются с Саптаматрикой(ами) (Семью Матерями). Индуисты празднуют первый день (новолуние) месяца Картик как Дивали , праздник изобилия и светильников. [ необходима ссылка ] Плеяды также упоминаются трижды в Библии . [37] [38]
Самым ранним известным изображением Плеяд, вероятно, является северогерманский артефакт бронзового века , известный как небесный диск Небры , датируемый примерно 1600 годом до нашей эры. [39] В вавилонских звездных каталогах Плеяды называются MUL MUL ( 𒀯𒀯 ), что означает «звезды» (буквально «звезда-звезда»), и они возглавляют список звезд вдоль эклиптики, отражая тот факт, что они находились близко к точке весеннего равноденствия около двадцать третьего века до нашей эры. Древние египтяне, возможно, использовали названия «Последователи» и «Эннеада» в текстах прогнозов Календаря счастливых и несчастливых дней папируса Каир 86637. [40] Некоторые греческие астрономы считали их отдельным созвездием , и они упоминаются в «Трудах и днях » Гесиода , [ 41] «Илиаде» и « Одиссее» Гомера , [42] и «Геопонике» . [43] Плеяды были самой известной «звездой» среди доисламских арабов и поэтому часто назывались просто «Звездой» ( ан-Наджм ; النجم ). [44] Некоторые ученые ислама предположили, что Плеяды — это «звезда», упомянутая в суре Ан-Наджм («Звезда») в Коране . [45]
На многочисленных цилиндрических печатях начала первого тысячелетия до н. э. M45 представлен семью точками, в то время как Семь Богов появляются на барельефах новоассирийских царских дворцов, одетыми в длинные открытые одежды и большие цилиндрические головные уборы, увенчанные короткими перьями и украшенные тремя фронтальными рядами рогов и короной из перьев, держа в руках топор и нож, а также лук и колчан. [46]
Как отметил ученый Стит Томпсон , созвездие «почти всегда представлялось» как группа из семи сестер, и их мифы объясняют, почему их всего шесть. [47] Некоторые ученые предполагают, что это может быть связано с наблюдениями, когда Плейона находилась дальше от Атласа и была более заметна как отдельная звезда еще за 100 000 лет до нашей эры. [48]
В Японии скопление упоминается под названием Муцурабоши («шесть звезд») в Кодзики восьмого века . [49] В настоящее время скопление известно в Японии как Субару. [50]
Название было выбрано по названию телескопа Subaru , 8,2-метрового (320 дюймов) флагманского телескопа Национальной астрономической обсерватории Японии , расположенного в обсерватории Мауна-Кеа на острове Гавайи . Он имел самое большое монолитное главное зеркало в мире с момента ввода в эксплуатацию в 1998 году до 2005 года. [51]
Это название также было выбрано в качестве торговой марки автомобилей Subaru , чтобы отразить происхождение фирмы как объединения пяти компаний, и изображено на логотипе фирмы с шестью звездами. [52]
Галилео Галилей был первым астрономом, который наблюдал Плеяды через телескоп . [53] Таким образом, он обнаружил, что скопление содержит много звезд, слишком тусклых, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Он опубликовал свои наблюдения, включая эскиз Плеяд, показывающий 36 звезд, в своем трактате Sidereus Nuncius в марте 1610 года.
Плеяды давно известны как физически связанная группа звезд, а не как случайное выравнивание. Джон Мичелл подсчитал в 1767 году, что вероятность случайного выравнивания такого количества ярких звезд составляет всего 1 к 500 000, и поэтому предположил, что Плеяды и многие другие скопления должны состоять из физически связанных звезд. [54] Когда впервые были проведены исследования собственных движений звезд, было обнаружено, что все они движутся в одном направлении по небу с одинаковой скоростью, что еще раз доказывает, что они связаны.
Шарль Мессье измерил положение скопления и включил его как «M45» в свой каталог кометоподобных объектов , опубликованный в 1771 году. Наряду с туманностью Ориона и скоплением Ясли , включение Мессье Плеяд было отмечено как любопытное, поскольку большинство объектов Мессье были намного слабее и их было легче спутать с кометами — что кажется едва ли возможным для Плеяд. Одна из возможностей заключается в том, что Мессье просто хотел иметь больший каталог, чем его научный соперник Лакайль , чей каталог 1755 года содержал 42 объекта, и поэтому он добавил несколько ярких, хорошо известных объектов, чтобы увеличить число в своем списке. [55]
Затем в 1782 году Эдм-Себастьян Жора нарисовал карту 64 звезд Плеяд на основе своих наблюдений в 1779 году, которую он опубликовал в 1786 году. [56] [57] [58]
Расстояние до Плеяд может быть использовано в качестве ключевого первого шага для калибровки космической лестницы расстояний . Поскольку скопление находится относительно близко к Земле, расстояние должно быть относительно легко измерить и было оценено многими методами. Точное знание расстояния позволяет астрономам построить диаграмму Герцшпрунга-Рассела для скопления, которая, при сравнении с диаграммами, построенными для скоплений, расстояние до которых неизвестно, позволяет оценить их расстояния. Другие методы затем могут расширить шкалу расстояний от рассеянных скоплений до галактик и скоплений галактик, и может быть построена космическая лестница расстояний. В конечном счете, понимание астрономами возраста и будущей эволюции Вселенной зависит от их знания расстояния до Плеяд. Однако некоторые авторы утверждают, что спор о расстоянии до Плеяд, обсуждаемый ниже, является отвлекающим маневром , поскольку космическая шкала расстояний может (в настоящее время) опираться на набор других близлежащих скоплений, где существует консенсус относительно расстояний, установленных спутником Hipparcos и независимыми средствами (например, Гиады , скопление Волосы Вероники и т. д.) [3] .
Измерения расстояния вызвали много споров. Результаты до запуска спутника Hipparcos в целом показали, что Плеяды находились примерно в 135 парсеках (пк) от Земли. Данные Hipparcos дали удивительный результат, а именно расстояние всего в 118 пк, путем измерения параллакса звезд в скоплении — метода, который должен давать самые прямые и точные результаты. Более поздние работы последовательно утверждали, что измерение расстояния Hipparcos для Плеяд было ошибочным: [3] [4] [5] [59] [60] [61] В частности, расстояния, полученные до скопления с помощью космического телескопа Хаббл и инфракрасной диаграммы цвет-величина (так называемый « спектроскопический параллакс »), благоприятствуют расстоянию между 135 и 140 пк; [3] [59] динамическое расстояние, полученное в результате оптических интерферометрических наблюдений внутренней пары звезд в Атласе (яркая тройная звезда в Плеядах), говорит в пользу расстояния от 133 до 137 пк. [61] Однако автор каталога пересмотренных параллаксов Hipparcos за 2007–2009 годы подтвердил, что расстояние до Плеяд составляет ~120 пк, и оспорил несогласные доказательства. [2] В 2012 году Фрэнсис и Андерсон [62] предположили, что систематическое влияние ошибок параллакса Hipparcos для звезд в скоплениях приведет к смещению расчетов с использованием взвешенного среднего ; они дали расстояние параллакса Hipparcos в 126 пк и фотометрическое расстояние в 132 пк на основе звезд в движущихся группах AB Doradus , Tucana-Horologium и Beta Pictoris , которые все похожи по возрасту и составу на Плеяды. Эти авторы отмечают, что разница между этими результатами может быть связана со случайной ошибкой. Более поздние результаты с использованием интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI) (август 2014 г.) и предварительные решения с использованием Gaia Data Release 1 (сентябрь 2016 г.) и Gaia Data Release 2 (август 2018 г.) определяют расстояния 136,2 ± 1,2 пк [63] , 134 ± 6 пк [64] и 136,2 ± 5,0 пк [65] соответственно. Команда Gaia Data Release 1 была осторожна в отношении своего результата, и авторы VLBI утверждают, «что измеренное Hipparcos расстояние до скопления Плеяды является ошибочным».
Последняя оценка расстояния до Плеяд, основанная на данных Gaia, выпуск 3, составляет135,74 ± 0,10 шт . [66]
Радиус ядра скопления составляет приблизительно 8 световых лет , а приливный радиус — приблизительно 43 световых года. Скопление содержит более 1000 статистически подтвержденных членов, не считая того числа, которое было бы добавлено, если бы все двойные звезды могли быть разрешены. [68] В его свете доминируют молодые, горячие голубые звезды , до 14 из которых можно увидеть невооруженным глазом, в зависимости от местных условий наблюдения и остроты зрения наблюдателя. Самые яркие звезды образуют форму, несколько похожую на форму Большой и Малой Медведицы . Общая масса, содержащаяся в скоплении, оценивается приблизительно в 800 солнечных масс и в ней доминируют более слабые и красные звезды [ необходимо разъяснение ] . [68] Оценка частоты двойных звезд в Плеядах составляет приблизительно 57%. [69]
В скоплении находится много коричневых карликов , таких как Тейде 1. Это объекты с массой менее 8% массы Солнца , недостаточной для того, чтобы в их ядрах начались реакции ядерного синтеза и стали настоящими звездами. Они могут составлять до 25% от общей популяции скопления, хотя их вклад составляет менее 2% от общей массы. [70] Астрономы приложили большие усилия, чтобы найти и проанализировать коричневые карлики в Плеядах и других молодых скоплениях, потому что они все еще относительно яркие и наблюдаемые, в то время как коричневые карлики в более старых скоплениях потускнели и их гораздо сложнее изучать.
Самые яркие звезды скопления называются Семью сестрами в ранней греческой мифологии : Стеропа , Меропа , Электра , Майя , Тайгета , Келено и Альциона . Позже им приписали родителей — Плейону и Атласа . [17] Будучи дочерьми Атласа, Гиады были сестрами Плеяд.
В следующей таблице приведены сведения о самых ярких звездах скопления:
Возраст звездных скоплений можно оценить, сравнив диаграмму Герцшпрунга-Рассела для скопления с теоретическими моделями звездной эволюции . Используя эту технику, был оценен возраст Плеяд от 75 до 150 миллионов лет. Широкий разброс в оценках возраста является результатом неопределенностей в моделях звездной эволюции, которые включают такие факторы, как конвективный выброс , при котором конвективная зона внутри звезды проникает в иную неконвективную зону, что приводит к более высокому видимому возрасту. [ необходима цитата ]
Другой способ оценки возраста скопления — рассмотрение объектов с наименьшей массой. В обычных звездах главной последовательности литий быстро разрушается в реакциях ядерного синтеза . Однако коричневые карлики могут сохранять свой литий. Из-за очень низкой температуры воспламенения лития, равной 2,5 × 10 6 К, коричневые карлики с наибольшей массой в конечном итоге сожгут его, и поэтому определение наибольшей массы коричневых карликов, все еще содержащих литий в скоплении, может дать представление о его возрасте. Применение этого метода к Плеядам дает возраст около 115 миллионов лет. [72] [73]
Скопление медленно движется в направлении подножия того, что в настоящее время является созвездием Ориона . Как и большинство рассеянных скоплений, Плеяды не останутся гравитационно связанными навсегда. Некоторые звезды-компоненты будут выброшены после близких столкновений с другими звездами; другие будут раздеты приливными гравитационными полями. Расчеты показывают, что скоплению потребуется около 250 миллионов лет, чтобы рассеяться, из-за гравитационных взаимодействий с гигантскими молекулярными облаками и спиральными рукавами нашей галактики, ускоряющих его гибель. [74]
С большими любительскими телескопами туманность вокруг некоторых звезд может быть легко заметна, особенно при съемке с большой выдержкой. При идеальных условиях наблюдения некоторый намек на туманность вокруг скопления может быть заметен даже с небольшими телескопами или средним биноклем. Это отражательная туманность , вызванная пылью, отражающей голубой свет горячих молодых звезд.
Раньше считалось, что пыль осталась от формирования скопления, но в возрасте около 100 миллионов лет, общепринятом для скопления, почти вся изначально присутствовавшая пыль была бы рассеяна давлением излучения . Вместо этого, кажется, что скопление просто проходит через особенно пыльную область межзвездной среды . [11]
Исследования показывают, что пыль, ответственная за туманность, распределена неравномерно, а сосредоточена в основном в двух слоях вдоль линии зрения к скоплению. Эти слои могли образоваться в результате замедления из-за давления излучения , когда пыль двигалась к звездам. [75]
Анализируя глубокие инфракрасные изображения, полученные космическим телескопом Spitzer и телескопом Gemini North , астрономы обнаружили, что одна из звезд в скоплении, HD 23514 , имеющая массу и светимость немного больше, чем у Солнца, окружена необычайным количеством горячих частиц пыли. Это может быть доказательством формирования планет вокруг HD 23514. [76]