Loading...

Ad astra: Бетельгейзе — звездная пороховая бочка
ALMA

Полная загадок Бетельгейзе — одна из ярчайших звезд на небе. Как она испугала всех возможной вспышкой сверхновой в 2020 году, на какой стадии эволюции находится и грозит ли нам опасность — читайте в материале InScience.News.
Созвездие Ориона

Бетельгейзе — красный сверхгигант, который в 15–20 раз тяжелее Солнца и по крайней мере в 160 миллионов раз объемнее. Находится звезда в созвездии Ориона. Этот древнегреческий охотник из мифов получил от Посейдона дар хождения по воде, а от Гелиоса — исцеление от слепоты. Однажды в густой чаще он повстречал семь сестер. Это были Плеяды, нимфы и спутницы Артемиды. Он начал погоню за ними, и сестры взмолили богов о помощи. Зевс превратил их в белоснежных голубок, но Орион не прекратил преследование. Тогда Зевс вознес и Плеяд, и Ориона на небо. Есть разные варианты этого мифа, но все заканчиваются тем, что Орион вынужден вечно гнаться за семью яркими звездами созвездия Плеяд. Его верная собака Сириус тоже находится на небе, в созвездии Большого Пса.

История наблюдений 

Бетельгейзе — одна из самых ярких и крупных звезд, видимых невооруженным глазом. Ее наблюдал еще древнегреческий философ Птолемей. Он описал ее цвет как «румяный». Заметили Бетельгейзе и в Древнем Китае, еще до Птолемея, но тогда ученый Сыма Цянь назвал звезду желтой. Это может означать, что Бетельгейзе изменила свой цвет с желтого на красный 2000 лет назад. При этом температура звезды, предположительно, упала с 5500 К (5226 °C) до 4000 К (3726 °C). А объем увеличился примерно вдвое. Так звезда стала красным гигантом.

Бетельгейзе относится к полуправильным переменным звездам. Это значит, что блеск звезды, то есть количество испускаемых ею фотонов, непостоянен. При наблюдении из космоса это выглядит как мерцание, но его не стоит путать с тем, что мы наблюдаем с Земли из-за колебаний воздуха. Изменение яркости означает, что звезда находится в неустойчивом состоянии, в процессе перехода с одного этапа на другой. Именно у переменных звезд эти процессы легко наблюдаемы. У обычных же изменения протекают слишком медленно. Поэтому переменные звезды — важнейший источник информации о звездной эволюции. Диаметр Бетельгейзе постоянно уменьшается. С 1993 года — как минимум на 15%. Яркость Бетельгейзе меняется циклично. Малый цикл длится около 100–180 дней, средний — 400 дней, а большой — пять-шесть лет. 

Эволюция звезд

Звезды формируются из межзвездного облака пыли и газа. По мере скопления вещества вокруг неоднородностей облака образуется гигантская сфера. Из-за сил тяготения она уплотняется, при этом растет давление. В результате сгусток вещества разогревается так сильно, что в нем начинается процесс термоядерного синтеза. При этом из протонов образуются атомы гелия и выделяется энергия. Именно этот процесс — причина изменения структуры и состава звезды со временем, ее эволюции. 

Чем массивнее звезда, тем выше темп термоядерного горения. Бетельгейзе имеет огромную массу. Для сравнения: Солнце легче примерно в 20 раз, и существует уже пять миллиардов лет, при этом оно остается желтым карликом. Бетельгейзе же гораздо моложе, но ее жизнь подойдет к концу в ближайшие 100 тысяч лет. Кроме того, предполагается, что когда-то Бетельгейзе поглотила близкую к ней звезду, увеличив свою массу еще больше. 

Постепенно в звезде заканчивается водород, и начинается уже синтез более сложных атомов. Например, углерода, главного элемента жизни. Это, кстати, единственный известный науке способ образования атомов тяжелее гелия. Именно на этом этапе находится Бетельгейзе. Эта стадия занимает не больше 10% срока жизни звезд.

В конце концов в звезде начинают образовываться атомы железа и прекращается выделение энергии. Больше нечему поддерживать газовое давление, удерживающее оболочки звезды. Они падают на ее ядро и происходит гравитационный коллапс. Это и есть вспышка сверхновой. 

Некоторые звезды, имеющие меньшую массу и диаметр, сбрасывают верхние оболочки и вместо вспышки сверхновой их ждет превращение в белых карликов. Они светятся только за счет своей тепловой энергии, так как источников для термоядерного в синтеза в них уже нет.

Великое потемнение 2019–2020

С октября 2019 года яркость звезды быстро снижалась. В феврале 2021 яркость составляла 36% от обычных значений. Наблюдалось заметное потемнение в южном полушарии: оно стало в десять раз темнее. Форма и интенсивность темного пятна быстро менялись. Тогда многие решили, что Бетельгейзе готовится стать сверхновой. Но уже к апрелю звезда пришла в норму. 

Существовало несколько гипотез о причинах потемнения, не связанных со вспышкой сверхновой. Темное пятно могло быть конвекционной ячейкой. Тепло из центра звезды, где происходит термоядерный синтез, передается на поверхность. Потоки, которые переносят тепло, называются конвективными ячейками. В 2013 году такие ячейки наблюдались и на Солнце в виде темных пятен. Когда звезда вращается, эти ячейки вращаются внутри, поэтому астрономы могли наблюдать и динамику формы и размера пятна.

Другая гипотеза, которая в итоге подтвердилась, предполагала, что яркость снизилась из-за затенения звезды облаком пыли. Как мы рассказали выше, звезда постепенно теряет вещество и массу. При этом ослабевает гравитационное воздействие на внешние оболочки — наружу вырываются пузыри газа.

Одно из доказательств этой версии было получено Южной Европейской обсерваторией на телескопе VLT. Благодаря ему получили изображения диска Бетельгейзе. Ученые увидели, что он изменил форму с круглой на несимметричную. Сама звезда не может приобрести неправильную форму, значит, что-то заслоняло ее часть. 

Кроме того, телескоп Hubble зафиксировал признаки плотного горячего вещества, движущегося через атмосферу звезды как раз незадолго до потемнения. Выброшенный газовый пузырь, остывая, превратился в твердую пыль. Это наблюдение важно еще и потому, что мы увидели один из механизмов уменьшения массы звезды на поздних этапах жизни.

Но что, если Бетельгейзе действительно взорвется? Что ж, тогда мы сможем наблюдать вспышку в течение нескольких месяцев или даже лет. Звезда по яркости стала бы сопоставима с полной Луной. Но при этом атмосфера Земли задержала бы все жесткое излучение, пропустив только нейтрино. Так что опасность нам не грозит, а конец жизни Бетельгейзе стал бы красивым зрелищем. 


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram