Kadr z wizualizacji powierzchni Betelgezy. Z lewej symulacja w świetle widzialnym. Z prawej ten sam kadr z wykorzystaniem efektu Dopplera (niebieskie rejony oddalają się od Ziemi [opadają], czerwone zbliżają się do Ziemi [wznoszą]). Źródło: MPA/Ma, Jing-Ze et al; https://www.space.com/betelgeuse-red-supergiant-star-surface-spin-illusion
Początek wiosny, a przynajmniej jej astronomicznego wcielenia, w tym roku wypadł w dniu 20 marca, to jest w środę. Jest to dobra okazja aby przyjrzeć się temu co właściwie na nocnym niebie się dzieje, szczególnie że możliwości obserwacji oraz analizy zebranych danych znacznie wzrosły, od czasu gdy do staruszka Hubble’a dołączył nowoczesny teleskop imienia Jamesa Webba. Mimo wszystko, co wydaje się zaskakujące, niebo wciąż skrywa więcej tajemnic niż dotąd wyjaśniono. Dzisiejsza sprawa dotyczy rzeczy niebagatelnej, tylko drugiej najjaśniejszej gwiazdy konstelacji Oriona – Betelgezy.

Gwiazda jest dość charakterystyczna zlokalizowana w jeszcze bardziej znanej konstelacji Oriona, nazwanej na cześć łowcy z mitologii greckiej, którego Zeus umieścił na nieboskłonie za szczególne zasługi. Obecna nazwy gwiazdy „siedzącej” na „prawym ramieniu” konstelacji wywodzi się z arabskiego i oznacza właśnie prawą rękę, lub pachę. Europejczycy pomylili jednak sylaby, wymawiając „be” tam gdzie powinno być „ye”. W 1603 roku Johann Bayer nadał jej bardziej oficjalną nazwę: Alfa Orionis. W 2016 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna potwierdziła obie nazwy dla wskazanej gwiazdy.

Oficjalna klasyfikacja określa gwiazdę jako czerwony nadolbrzym, lub gwiazdę typu widmowego M1-M2 Ia-ab, o masie od 14 do 19 mas naszego Słońca. Betelgeza jest gwiazdą zmienną półregularną typu SRc, o największej obserwowalnej zmienności, sięgającej niemal 1,5 wielkości gwiazdowej w cyklach zmienności. Nastręcza to wielu trudności szczególnie, kiedy astronomowie próbują obiekt ten zmierzyć. Obecnie szacuje się, że jest ona zlokalizowana 640 lat świetlnych (+/- 180 lat świetlnych) od Ziemi oraz posiada promień o długości od 640 do 1021 promieni Słońca, co oznacza dystans odpowiadający odległości między Słońcem a Jowiszem (maksymalny rozmiar). Powierzchnia tej gwiazdy ma temperaturę rzędu 3.800 stopni K co jest wartością relatywnie niewielką (dla porównania: Słońce 5.778 stopni K). Betelgeza dość szybko oddala się od mgławicy macierzystej, ciągnąc za sobą łuk materii międzygwiezdnej o długości 4 lat świetlnych. Dodatkowo, zaobserwować można, że zwykle widoczna jest w towarzystwie dziewięciu bledszych gwiazd, z których dwa wydawały się być z nią grawitacyjnie powiązane (do tej pory nie potwierdzono oficjalnie tego faktu).

Sama gwiazda jest obiektem wielce zagadkowym. Ostatnio za sprawą artykułów autorstwa Roberta Lea i Paula Suttera opublikowanych na portalu Space.com, zainteresowanie Betelgezą odżyło. Wskazać można na trzy zagadki, które do tej pory gwiazda ta zazdrośnie strzeże.

Pierwszym, jest w jaki sposób gwiazda ta powstała. Zwykle gwiazdy powstają poprzez grawitacyjne zapadnięcie się obłoku gazu i pyłu, aż do momentu, w którym w jego centrum zainicjowana zostanie reakcja termojądrowa, czyli spalanie wodoru i tworzenie cięższych pierwiastków takich jak lit, tlen, beryl i żelazo. Oznacza to, że metale (dla astrofizyków wszystko co nie jest wodorem i helem jest metalem) skupione są w jądrze, a zewnętrzne warstwy są złożone z lżejszych pierwiastków. Ale nie w tym przypadku: astronomowie zaobserwowali niespodziewanie wysoki poziom metaliczności w zewnętrznych powłokach gwiazdy. Część środowiska naukowego przychyla się do teorii, że za niniejszy stan odpowiadać może wyjątkowy sposób powstania Betelgezy: poprzez zlanie się dwóch gwiazd w jedną (tak zwane ciche połączenie [quiet merger]). Zgodnie z tą teorią, mniejsza gwiazda (o masie do 4 mas Słońca) okrążała większą (do 16 mas Słońca). Gdy większa towarzyszka zaczęła przekształcać się w czerwonego nadolbrzyma, mniejsza zassała jej materię, mieszając się z nią niejako w odwrotnej kolejności: lżejsze warstwy zostały wessane do jądra, a jądro, zawierające cięższe pierwiastki opadło na powierzchnię. Wydarzenie to charakteryzowało się dość wysoką… dynamiką. Dzisiejsza zmienność jest jedynie wyblakłym echem ówczesnych turbulencji.

Drugim, jest to niezwykle wysoka szybkość rotacji, niespotykana w gwiazdach o takich rozmiarach. Fizycznie niemożliwe wydawać się mogło zjawisko, jednak jest obserwowane, mierzone oraz weryfikowane przez niejeden zespół ekspertów. Jak zatem ten niemożliwy fakt wyjaśnić? Jeden z doktorantów, zatrudnionych przez Instytut Astrofizyki imienia Maxa Plancka, Jing-Ze Ma, zaproponował nieszablonowe wyjaśnienie. Otóż, stwierdził on, że wyniki obserwacji nie jest mierzona deklarowana wartość. Zamiast tego, zarówno naukowcy jak i instrumenty uległy złudzeniu. Błędem było założenie, że Betelgeza ma kształt kuli. W istocie jej powierzchnia bardziej przypomina wrzącą zupę: pełną bąbli konwencyjnych nieustannie wznoszących się z powierzchni i na nią opadających o niesamowitych rozmiarach, wielokrotnie przekraczających rozmiar Słońca. Owe masywne „bulgotanie”, powodujące zaburzenie idealnie sferycznego kształtu Betelgezy, błędnie odbierane jest jako prędkość obrotu ciała niebieskiego.

Trzecim problemem, który pojawił się w od października 2019 roku do lutego 2020 roku, jest olbrzymi spadek jasności sięgający 25% wartości bazowej. Oznacza to spadek z 9. miejsca pod względem jasności na nocnym niebie na 21. pozycję. Owa zmiana, dosłownie zauważalna gołym okiem, spowodowała różne spekulacje próbujące w jakiś sposób zjawisko to wyjaśnić. Począwszy od zbliżania się wybuchu supernowej (jest to gwiazda tej wielkości, że w takiej formie dokona żywota), poprzez układ ciemnych i jasnych plam, a skończywszy na przesłonięciu Betelgezy przez obłok pyłu międzygwiezdnego. Obecnie dominującym wyjaśnieniem zjawiska głosi, że obserwowany spadek jasności wynika z tego, że Betelgeza ustawiła się do Ziemi swoją ciemniejszą półkulą. Faktem jednak jest, że było to wydarzenie bez precedensu w historii obserwacji tej gwiazdy od 100 lat. Wciąż nie do końca wiadomo czy to jest właściwe wyjaśnienie i czy zjawisko to się jeszcze powtórzy.

Jak zatem widać, nie wszystko co widoczne, jest łatwe do wyjaśnienia ani przewidywalne. Ostatnia zagadka jest również tą najbardziej niebezpieczną dla nas jako ludzkości: kiedy (nie czy) Betelgeza zmieni się w supernową? Przyjmuje się, że gwiazdy tej wielkości trwają jedynie kilku do kilkunastu milionów lat. Wiek Betelgezy szacuje się na 10 milionów lat, co oznacza, że jej kres jest już bliski. Naukowcy uspakajają, że supernowa może mieć negatywny wpływ na biosferę Ziemi jedynie gdy wystąpi bliżej niż 500 lat świetlnych od nas, ale podobne wydarzenie nie nastąpiło na tyle blisko, abyśmy mogli je gruntownie przebadać. A może przez przestrzeń zmierza ku nam monstrualna ściana rozgrzanego gazu i promieniowania, o której nie wiemy, bo nie jeszcze nie dotarło do nas światło umierającej gwiazdy?

źródło:

1. Lea R., The boiling surface of giant star Betelgeuse may be creating an illusion, „Space.com”, 2024, 12 marca, URL: https://www.space.com/betelgeuse-red-supergiant-star-surface-spin-illusion, [dostęp: 22.03.2024];

2. Sutter P., Betelgeuse may be the result of a 'quiet’ star merger, „Space.com”, 2023, 8 listopada, URL: https://www.space.com/betelgeuse-may-be-result-of-quiet-star-merger, [dostęp: 22.03.2024].

Autor:dr Adrian Szumowski
Powiązane
Kalendarium historyczne
dr Piotra Gawryszczaka

loader-image
Województwo lubelskie, PL
15/04/2024
temperature icon 8°C
zachmurzenie duże
Humidity 80 %
Pressure 995 hPa
Wind 6 Km/h

 

Najnowsze

Scroll to Top