Звездата Бетелгейзе е с 50% по-ярка от обикновено. Какво се случва там?

Ваня Милева Последна промяна на 05 юни 2023 в 00:01 8481 0

Червеният свръхгигант Бетелгейзе.

Кредит ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella

Червеният свръхгигант Бетелгейзе.

Всеки път, когато нещо се случи с Бетелгейзе, се разпространяват предположения, че звездата се е взривила като свръхнова. Ако това се случи, ще бъде чудесно. Намираме се достатъчно далеч, за да не претърпим никакви последици, така че е страхотно да си представим как небето свети в продължение на месеци.

Сега червената свръхгигантска звезда е станала по-ярка с почти 50% и това отново подклажда предположенията.

Бетелгейзе ще се взриви като свръхнова. Има всеобщо съгласие по този въпрос. Но въпросът кога ще се случи, е по-малко сигурен. Поведението на звездата е объркващо. Как да разберем това?

Бетелгейзе е не само червен свръхгигант, но и пулсираща полупроменлива звезда. Това означава, че има известна периодичност в промените на яркостта ѝ, въпреки че амплитудите могат да варират. Тя има приблизително 400-дневен цикъл, в който се променя яркостта ѝ. Тя има и по-кратък 125-дневен цикъл, друг 230-дневен цикъл и огромен 2200-дневен цикъл, всички определяни от пулсациите. Всички тези цикли могат да затруднят ясното разбиране на звездата.

Преди няколко години Бетелгейзе помръкна и хората се запитаха какво означава това. Оказва се, че всъщност яркостта на звездата не се е променила. Вместо това звездата е изхвърлила материал от повърхността си, който се е охладил в облак прах и е блокирал светлината. Епизодът се нарича "Голямото затъмнение".

Тази илюстрация показва какво вероятно е причинило затъмняването на Бетелгейзе за известно време през 2019 г. Кредит: NASA, ESA и E. Wheatley (STScI)

Сега, след като става по-ярка, тя отново привлича вниманието на учените. Те искат да разберат на какъв еволюционен етап се намира и какво означава цялата тази активност. Нови изследвания показват, че тя може да избухне като свръхнова по-скоро, отколкото някой е очаквал.

Новата статия се нарича "Еволюционният стадий на Бетелгейзе, изведен от периодите на пулсациите ѝ" (“The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods”). Първият автор е Хидеюки Саио от Астрономическия институт, Висшето училище по наука към Университета Тохоку в Япония. Изданието Monthly Notices of the Royal Astronomy Society е приело статията за публикуване.

Най-пикантните части от новите изследвания често заемат първите страници на медиите. Но в статията се казва, че това е само един възможен резултат.

В статията си авторите казват, че Бетелгейзе може да бъде следващата свръхнова на Млечния път, независимо от това кой от резултатите може да се окаже верен.

"Стигаме до заключението, че Бетелгейзе е в късен стадий на изгаряне на въглерод в ядрото и е добър кандидат за следващата галактическа свръхнова", пишат авторите.

Като червен свръхгигант Бетелгейзе е напуснала Главната звездна последователност. През дългата си 8-8,5-милионна история тя е изразходвала огромни количества водород, като го е сливала в хелий и е освобождавала загубената маса от този синтез като енергия. Това означава, че тя вече не слива водород в хелий, както прави Слънцето. Когато звезди като Бетелгейзе губят маса, гравитацията им вече не може да удържи външното им налягане и те се разширяват в по-обемна обвивка. Така че, въпреки че губят маса, те увеличават размерите си.

Тази схема показва мащаба на червения свръхгигант Бетелгейзе и неговата околозвездна среда в сравнение с този на Слънчевата система. Кредит: L. Calçada, European Southern Observatory (ESO)

След като звезди като Бетелгейзе напуснат Главната последователност и вече не сливат водород в хелий в ядрата си, нещата се променят драматично. По време на последвалия етап на синтез на хелий в ядрата им се натрупва въглерод. След това те започват период на изгаряне на въглерода в ядрото, при който се образуват други елементи. Авторите на новата статия твърдят, че Бетелгейзе се намира в късните етапи на този период.

Но колко късно? Колко време остава? Все още няма точен отговор на този въпрос.

"Въпреки относително малкото разстояние от Земята, а в известен смисъл и поради това, е трудно да се получат строги ограничения за разстоянието, светимостта, радиуса, текущата маса и масата на Главната последователност от нулева възраст (ZAMS - Zero Age Main Sequence - времето, когато звезда за първи път се присъединява към главната последователност), както и информация за вътрешното ротационно състояние и свързаното с него смесване, а оттам и за еволюционното състояние на Бетелгейзе и кога може да експлодира", пишат авторите на новия обзор на Бетелгейзе. ZAMS е от особено значение за разбирането на еволюционния стадий на определени звезди. Той е фундаментален, макар и не единствено отговорен.

Но изследването представя някои солидни възможности.

Работата е комбинация от наблюдения и модели, всеки от които отговаря на наблюденията по различен начин. Това е сложна работа, поради което заглавията или туитовете, в които се твърди, че тя може да експлодира след десетки години, са малко подвеждащи. Нюансите рядко привличат вниманието.

Основният период на въглеродно горене има няколко етапа. Трудността да се определи кога Бетелгейзе ще стане свръхнова идва отчасти от определянето на това в кой от тези етапи се намира. Бетелгейзе пулсира, изхвърля материал, върти се и на всичкото отгоре е звезда-беглец, която се движи с голяма скорост в пространството. Разстоянието, на което се намира от нас, също е обект на дискусии.

"Въпреки че се намира само на ~200 парсека от Земята и следователно може да бъде пространствено определена с подходящи уреди, несигурността по отношение на разстоянието до нея остава критична пречка за по-дълбоко разбиране", се обяснява в прегледа на Бетелгейзе.

Това изображение е базирано на данни от мисията "Хершел" и показва околозвездната среда (CSM), заобикаляща Бетелгейзе, докато тя се движи в пространството. На 7 дъгови минути се вижда ясно изразена ударна дъга, която е доказателство за нейното движение. На 9 дъгови минути има и друга особеност в CSM, която може да е доказателство за минало сливане или изхвърляне на материал от Бетелгейзе. Бетелгейзе е сложна и трудна за разбиране. Кредит: Decin et al. 2012.

Това, което привлича всеобщото внимание, са тези две изречения от изследването: "Според тази фигура ядрото ще се разруши след няколко десетки години след изчерпването на въглерода. Това показва, че Бетелгейзе е много добър кандидат за следващата галактическа свръхнова, която ще се случи много близо до нас."

Това е фигурата, за която се говори.

Тази фигура от изследването показва количеството на различните елементи в Бетелгейзе. Количеството на елементите е като пръстов отпечатък или моментна снимка на това, което се случва в ядрото, на какъв етап от изгарянето на въглерода се намира звездата и кога ще избухне. Продуктите на термоядрения синтез от ядрото периодично се извличат от него на повърхността чрез конвекция, което дава възможност на изследователите да надникнат в ядрото. Но определянето на момента на експлозията зависи и от това, дали знаем първоначалната маса на звездата, колко бързо се върти и множество други фактори, които са трудни за определяне в различна степен. Кредит: Saio et al. 2023.

Но това, което не е привлякло толкова внимание, е следната част от статията.

"Всъщност не е възможно да се определи точният етап на еволюцията, тъй като условията на повърхността почти не се променят в късния етап, близък до изчерпването на въглерода и след това", пишат изследователите. Астрономите могат да видят само повърхността, но това, което се случва дълбоко във вътрешността на звездата, е най-важното.

Авторите на статията всъщност заявяват, че според наблюденията, данните и моделирането Бетелгейзе може да експлодира по-рано, отколкото се смяташе. Но - и това е от решаващо значение - те не знаят на какъв етап от изгарянето на въглерода в ядрото се намира звездата. Според някои от моделите, които съответстват на данните, изгарянето на въглерода може да продължи дълго време.

Но не всички са съгласни, че Бетелгейзе е дори в етап на изгаряне на въглерода в ядрото. Авторите на прегледа на Бетелгейзе твърдят, че звездата все още е във фазата на изгаряне на хелий.

"Тъй като хелиевото горене в ядрото е много по-дълго от следващите фази на горене, Бетелгейзе най-вероятно се намира в етапа на хелиево горене в ядрото. Периодът на пулсациите вероятно ограничава радиуса и разстоянието и еволюционното състояние до ядрено хелиево горене", пишат те, като същевременно признават, че има "аргументи за обратното".

Друг начин, по който изследователите се опитват да определят времето на експлозията на свръхнова на Бетелгейзе, е като съпоставят периодичните ѝ пулсации с модели на същата. Именно за това говори Джонатан Макдауъл в горния туит.

Тази фигура от изследването представя четири модела, които съвпадат с четирите цикъла или периода на Бетелгейзе. Тя помага да се илюстрира сложността зад предсказването на експлозията на Бетелгейзе и несигурността. Кредит: Saio et al. 2023.

Когато най-накрая се взриви - а няма никой, който да оспопрва евентуалната ѝ експлозия като свръхнова - тя вероятно няма да предизвика смъртоносен изблик на гама-лъчи, както правят някои свръхнови. И макар че ще изхвърли материал и ще произведе мощно рентгеново и ултравиолетово лъчение, ние сме твърде далеч, за да пострадаме.

Вместо това експлозията ще бъде светлинно шоу, видимо за цялото човечество, което ще промени съзвездието Орион завинаги. Учените казват, че то вероятно ще остави след себе си неутронна звезда, може би пулсар, който ще се вижда в продължение на милиони години. Цялото събитие, от началото до края, ще бъде безпрецедентна възможност за изучаване на звездната еволюция, свръхновите и звездните остатъци. Учените ще могат да се върнат назад от експлозията към всички проведени изследвания, наблюдения и данни и да посочат къде са били прави и къде са сгрешили. Старата Бетелгейзе ще ги научи на много неща.

Ударната вълна от свръхновата ще пристигне след около 100 000 години и лесно ще бъде отклонена от слънчевата магнитосфера на нашето Слънце. Най-големият ефект върху Земята ще бъде увеличаването на космическите лъчи, които поразяват горните слоеве на атмосферата ни.

Надяваме се, че повечето от нас ще наблюдават този катастрофален взрив и ще седят във възторжено благоговение пред силата на природата, докато други ще изпаднат в странни конспиративни теории или квазирелигиозна, псевдонаучна, подобна на култ почит.

Ако, разбира се, човечеството все още ще съществува, когато благословеното събитие настъпи.

Справка

The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods
Hideyuki Saio, Devesh Nandal, Georges Meynet and Sylvia Ekstöm https://arxiv.org/pdf/2306.00287.pdf 

Betelgeuse: a review
J Craig Wheeler, Emmanouil Chatzopoulos
Astronomy & Geophysics, Volume 64, Issue 3, June 2023, Pages 3.11–3.27, https://doi.org/10.1093/astrogeo/atad020 

Източник: Betelgeuse is Almost 50% Brighter Than Normal. What’s Going On? , Universe Today

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !