За 150 лет две звезды системы ADS 246 описали на небе дугу всего в 12 градусов. Чтобы восстановить их орбиту, пулковские астрономы соединяют старые наблюдения, цифровые кадры и данные космического телескопа Gaia.

Орбита на несколько поколений

У широких двойных звёзд обращение может занимать сотни и тысячи лет. За карьеру астронома один компонент проходит относительно другого лишь небольшой участок видимой орбиты. Исследователь получает от предшественников начало ряда и добавляет собственные измерения. Самые ранние наблюдения отодвигают назад первую точку, с которой можно сравнить новые положения.

В Пулково систематическая фотографическая программа на 26-дюймовом рефракторе началась в 1960 году. Диаметр его объектива — 65 сантиметров, фокусное расстояние — около 10,4 метра. В фотографический каталог на сайте обсерватории вошли среднегодовые относительные положения 234 двойных звёзд, измеренные до 2001 года. Для каждой пары сохраняются угловое расстояние между компонентами и направление от одного к другому. По последовательности записей видно, как менялась конфигурация пары.

Две точки на снимке

На изображениях астрономы измеряют координаты центров звёзд, чтобы определить их взаимное положение. В историческом описании пулковской программы приведён масштаб этой работы: фотографические ряды продолжительностью 20–40 лет обычно охватывали лишь 5–10 градусов видимой орбиты, а иногда всего 2–3 градуса. Каждое повторное наведение на знакомый объект добавляло точку к медленно растущей дуге.

Приоритет получали пары с заметным орбитальным движением — у них накапливались самые длинные ряды. Выбор объектов зависел и от техники. Когда не хватало высокочувствительных пластинок, в программу включали более яркие и широкие пары. Цифровой приёмник позволил наблюдать также более слабые и тесные системы.

От стекла к цифре

Переход к электронной камере растянулся на годы. Игорь Измайлов и Елена Рощина описали его в «Астрофизическом бюллетене» в 2016 году: фотографические и цифровые наблюдения шли параллельно до 2007-го, когда на рефракторе сняли последнюю фотопластинку. На старой и новой технике наблюдали одни и те же пары. Перекрытие методов позволяло состыковать результаты и сохранить однородность многолетнего ряда.

Цифровой кадр проходил обработку, прежде чем результат попадал в каталог. В описанной исследователями методике работа складывалась из последовательных шагов:

  1. Пару снимали серией кадров вблизи небесного меридиана, когда она поднималась максимально высоко над горизонтом.
  2. Программа находила центры звёздных изображений по распределению яркости.
  3. С помощью калибровки координаты в пикселях переводили в небесную систему.
  4. Вычисляли расстояние между компонентами, позиционный угол и среднегодовые значения с оценкой ошибок.

При расчётах учитывали даже изменение масштаба изображения с температурой: небольшое инструментальное смещение могло помешать измерению медленного движения звёзд.

Подсказки космического телескопа

Одной короткой дуге могут соответствовать несколько возможных орбит. Для ADS 246 позиционные наблюдения допускали варианты с периодами от 800 до 8000 лет. В исследовании 2021 года Людмила Романенко и Игорь Измайлов сузили выбор, сопоставив пулковские ряды 1960–2019 годов с данными Gaia DR2. Они использовали координаты, параллаксы, собственные движения и лучевые скорости компонентов.

В работе удалось уточнить орбиты четырёх систем. Полученные периоды составили 1226, 1075, 4500 и 4900 лет. Наземные наблюдения дали длительную историю изменения взаимного положения звёзд, космические — дополнительные параметры для выбора орбитального решения. Авторы подчеркнули необходимость продолжать однородные наблюдения с Земли.

Без летнего перерыва

У пулковской программы нет обязательной летней паузы. В статье 2016 года исследователи описывали круглогодичные наблюдения: даже в белые ночи июня и июля снимали самые яркие звёзды. Осенью возвращается тёмное небо, и новый сезон продолжает последовательность, начатую задолго до цифровых камер.

По итогам, опубликованным лабораторией в январе 2017 года, за 60 лет работы рефрактора накопили более 30 тысяч относительных положений двойных и кратных звёзд. В массив вошли измерения наблюдателей, работавших с фотопластинками, и астрономов, управлявших автоматизированным телескопом. Около 20 тысяч положений получили цифровым методом с 2003 года.