12 декабря 2023 года астрономы ожидают необычное небесное явление — «затмение» Бетельгейзе астероидом Солнечной системы. Астероид Главного Пояса под названием (319) Леона пролетит на фоне одной из самых узнаваемых на небе и самой известной звезды созвездия Ориона — красного гиганта Бетельгейзе. «Полное звёздное затмение» произойдёт 12 декабря в 1:17 UTC и будет видно в течение десятка секунд в узкой полосе, которая проходит через Южную Европу и Среднюю Азию. Астрономы попробуют использовать транзит астероида для изучения его формы, а также короны Бетельгейзе.
Несмотря на обилие астероидов в Солнечной системе затмение звезды первой звёздной величины одним из них — редкое явление, которое происходит раз в несколько десятилетий. В данном случае астрономы используют термин «покрытие» (occultation). Это событие можно использовать для астрономических наблюдений, причём научные результаты можно получить как для звезды, так и для пролетающего на её фоне астероида. За «затмением» звезды будут следить одновременно из многих точек в полосе покрытия. Если на каждой станции наблюдения с большой точностью определить время различных этапов покрытия и измерить его длительность, можно уточнить информацию о размерах и форме астероида. С другой стороны, пролёт небесного тела может помочь исследовать и видимый диск звезды. Бетельгейзе — одна из немногих звёзд, у которых из-за размера и относительной близости к нам мы можем видеть структуру диска (то есть наблюдать звезду не как точечный объект, как большинство звёзд). Астероид, последовательно закрывая разные области диска, позволит исследовать его строение, например, выделить крупные конвективные ячейки, такие же, какие наблюдают на Солнце.
Эта программа напоминает усилия астрономов в середине XVIII века во время транзита Венеры по диску Солнца — тогда они использовали наблюдения за транзитом с разных точек Земли для определения расстояния до Венеры и Солнца, то есть для точного измерения величины астрономической единицы (150 миллионов километров). В то же время, наблюдая за «подсветкой» Венеры фоновым Солнцем, по преломлению света на краях диска планеты установили, что она обладает атмосферой.
Наблюдения за транзитом небесных тел — ценный источник астрономической информации, а иногда и единственный доступный. Самый популярный пример — экзопланеты, где из примерно 6 тысяч открытых на сегодня планет у других звёзд большинство можно исследовать только косвенно. Транзит планеты на фоне звезды — один из двух основных методов работы с такими объектами (другой метод — исследование смещения звезды из-за их взаимного притяжения). Исследование транзита — основная программа космического телескопа TESS, предназначенного для изучения экзопланет возле ближайших звёзд (подробнее см. в отдельной статье). Также астрономы интенсивно используют события, подобные описанному здесь, то есть транзит астероидов, транснептуновых объектов или даже планет на фоне звёзд. Если затмение звезды типа Бетельгейзе — уникальное событие, то покрытия рядовых звёзд, даже не видимых без телескопов, случаются сплошь и рядом, их несложно предсказать и рассчитать время и полосу видимости. Так, в преддверии транзита 12 декабря астрономы заинтересовались свойствами астероида (319) Леона, о котором пока было известно не так много. Предполагалось, что его размеры около 60 километров; в принципе, другого от него и не требовалось на фоне миллионов похожих объектов. Но в ожидании покрытия Бетельгейзе стало особо интересно уточнить его размеры и главное — форму.
Подавляющее большинство астероидов, как и звёзд, видны на своих расстояниях только как светящиеся безразмерные точки. 13 сентября этот астероид пролетел на фоне звезды 12-й звёздной величины (то есть видимой только в неплохой телескоп). В «полосе затмения» на юге Испании развернули сеть из 23 наблюдательных пунктов, в которых снимали световую кривую фоновой звезды (зависимость её яркости от времени; во время транзита, очевидно, такая кривая должна иметь провал). С каждой точки, таким образом, можно было определить «хорду» видимого диска астероида, по которой прошла точечная звезда, как видно на схеме. Сличая времена транзита на каждом из пунктов, удалось установить, что астероид слегка вытянут, то есть ближе к эллипсу, чем к сфере по форме и даже создать его весьма условную 3D-модель. Подробнее про эту программу наблюдений можно прочитать в статье коллектива авторов в основном из университетов Испании для журнала Astronomy & Astrophysics, пока что доступной на arXiv.org.
При покрытии 13 декабря Леона и Бетельгейзе будут иметь сопоставимые угловые размеры на небе около 40 милисекунд дуги. Это значит, что в зависимости от точки наблюдения и соотношения видимых размеров можно будет увидеть разные варианты «затмения» — полное, частичное, или даже в каких-то местах кольцевое (если угловой диаметр Бетельгейзе окажется больше, чем у астероида). Подробнее о событии транзита 12 декабря можно узнать на соответствующей странице портала затмений и покрытий небесных объектов cloud.occultwatcher.net. Бетельгейзе там имеет прозаичное обозначение «звезда HIP 27989». Также по этой ссылке находится интерактивный симулятор, который позволяет с учётом имеющейся информации о размерах астероида оценить время и возможности наблюдения транзита в зависимости от точки наблюдения. Другой, более подробный симулятор события есть на странице Парижской обсерватории.