Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизньНаука

Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Рисунок помогает представить, как выглядит гигантская звезда Бетельгейзе. Показаны огромные пузыри на «кипящей» поверхности звезды и гигантский газовый хвост размером почти с Солнечную систему. Справа приведена масштабная шкала для оценки расстояний в сравнении с размерами Солнечной системы и её объектов. Иллюстрация: ESO/L. Calçada

Красноватый дневной свет нарастал. Бетельгейзе поднималась тихо и величественно... неустойчивая и ненадёжная, совсем не похожая на Солнце.
Филип Дик. Тони и жуки

Наблюдая за звёздами, астрономы, как правило, не видят их диска. Им крайне редко удаётся следить за какими-либо процессами на поверхности и в окрестности небесных светил, за исключением Солнца. Отсюда огромный интерес к тем немногим звёздам, которые выглядят не просто как яркая точка. И когда в декабре 2019 года одна из таких звёзд — Бетельгейзе — неожиданно на глазах начала сильно терять свою яркость, это сразу привлекло внимание, тем более что звезда находится на той стадии эволюции, когда она может превратиться в сверхновую. Возможность такого сценария сильно подогрела интерес к поведению звезды, породив вал публикаций в прессе c предположениями, что звезда вот-вот взорвётся.

Разберёмся с причинами глубокого «обморока» звезды и вспомним, что мы знаем о Бетельгейзе и её загадках.

Красный свергигант

Бетельгейзе входит в десятку самых ярких звёзд неба и в пятёрку самых ярких звёзд Северного полушария. Но самое главное, благодаря её огромному размеру и достаточно близкому расположению к Земле астрономы способны увидеть не только окрестности звезды, но и её диск. Именно Бетельгейзе стала в 1920 году первой звездой, для которой на 2,5-метровом телескопе в обсерватории Маунт-Уилсон (тогда крупнейшем в мире) было получено изображение диска и с помощью первого звёздного интерферометра измерен его угловой размер. По странному совпадению это тоже произошло в декабре. Отдадим должное мастерству исследователей — для того времени это было серьёзное достижение. Несмотря на зачаточное состояние интерферометрии, полученный результат мало отличался от современного. Для понимания сложности наблюдений заметим, что диск Бетельгейзе примерно соответствует размеру монеты в 1 рубль (диаметр 2 см), поднятой на высоту 100 км. Сконструировал звёздный интерферометр и провёл измерения нобелевский лауреат Альберт Майкельсон, прославившийся разработкой интерферометров и измерениями скорости света.

Но несмотря на размеры и близость, Бетельгейзе оказалась очень трудным объектом для точных измерений. Во-первых, у неё не нашлось спутников, что лишило астрономов надёжного метода измерения массы звезды. Хотя об их обнаружении сообщалось неоднократно, последующие наблюдения эти результаты не подтверждали. Тем не менее знаменитую «Планету обезьян» французский писатель-фантаст Пьер Буль поместил именно на орбиту Бетельгейзе. Второй проблемой стала сильная изменчивость звезды, значительно снижающая точность измерений. И наконец, существенной помехой оказалось то, что Бетельгейзе — красный сверхгигант, то есть звезда, находящаяся на закате эволюции. В этот период звёзды активно теряют своё вещество, которое заполняет пространство вокруг них. У Бетельгейзе облака пыли простираются в области, сопоставимой по размерам с Солнечной системой, что мешает астрономам «прицелиться» на саму звезду. Кроме того, определение точного расстояния до звезды осложняется тем, что её годичный параллакс примерно в 10 раз меньше углового размера самой звезды. Поэтому, несмотря на сто лет измерений, расстояние до неё до сих пор имеет большую погрешность, приводящую к разбросу оценок и других параметров звезды. Наибольший прогресс в этом вопросе достигнут в последнее десятилетие после ввода в строй самых современных телескопов.

Наиболее точная оценка расстояния до Бетельгейзе сделана совсем недавно, в 2017 году, в результате анализа данных, полученных сразу несколькими телескопами: космическим «Hipparcos» (Европейское космическое агентство, ESA) и наземными системами VLA (США), e-MERLIN (Англия) и ALMA (Европейская южная обсерватория, ESO). Среднее расстояние до звезды оценено в 720 световых лет с разбросом возможных значений от 615 до 880 световых лет. Новый метод определения массы сверхгиганта был предложен в 2011 году. Он дал интервал 7,7—16,6 массы Солнца со средним значением 11,6 М.

Измерению диаметра звезды помимо указанных выше причин мешают её пульсации и, возможно, несимметричная форма, приводящие к изменению со временем размера звезды. Кроме того, красные сверхгиганты не имеют чётко очерченной границы, как фотосфера нашего Солнца. Это приводит к тому, что размеры звезды сильно различаются при наблюдении в разных диапазонах волн. Последние оценки 2017 года дают радиус звезды 4,1±0,9 астрономических единиц (1 а. е. = 150 миллионов километров — расстояние от Земли до Солнца). Это примерно в 900 раз больше радиуса Солнца. Таким образом, если поместить Бетельгейзе на место Солнца, то её внешние слои будут находиться где-то за пределами пояса астероидов, возможно простираясь до орбиты Юпитера. Для сравнения приведём радиусы орбит астероида № 1, а ныне карликовой планеты Цереры — 2,7 а. е. и Юпитера — 5,5 а. е. Орбиты Земли и Марса (1,5 а. е.) будут находиться глубоко внутри звезды. Полный оборот вокруг своей оси неповоротливый гигант делает примерно за 36±8 лет (данные 2018 года).

Инфракрасное изображение, полученное с помощью космического телескопа «Гершель», показывает несколько дуг слева от Бетельгейзе — вещество, выброшенное из звезды, когда она превратилась в красный сверхгигант, возможно, при поглощении компаньона. Они сформировались в результате ударного взаимодействия с межзвёздной средой, сквозь которую звезда движется со скоростью около 30 км/с. Слабая полоса пыли (ещё левее), вероятно, связана с галактическим магнитным полем или краем межзвёздного облака. Дуги «ударят» о неё через 5000 лет, а сама Бетельгейзе — через 12 500 лет. Иллюстрация: ESA/Herschel/PACS/L. Decin et al

С вращением связана одна из загадок Бетельгейзе. Её внешние слои вращаются со скоростью 5—15 км/с, что приблизительно в 100 раз быстрее, чем должно быть у звезды подобных размеров, ведь при её расширении скорость вращения должна упасть примерно до 0,1 км/с. Снижение скорости вращения следует из закона сохранения момента импульса — именно благодаря этому закону фигурист замедляет своё вращение, раскинув руки.

Что же могло так сильно раскрутить звезду? В 2016 году группа американских астрономов предположила, что раньше Бетельгейзе была двойной звездой с компаньоном значительно меньшей массы. Когда Бетельгейзе раздулась и превратилась в красного сверхгиганта, она поглотила его. В результате произошёл взрыв, выбросивший в космос значительную часть вещества компаньона и сообщивший Бетельгейзе дополнительную скорость вращения. Надо отметить, что в окрестностях сверхгиганта в 2012 году действительно обнаружена охватывающая его дуга вещества неизвестного происхождения. Астрофизики ранее полагали, что это ударная волна, создаваемая в межзвёздной среде быстро движущейся звездой, однако, как оказалось, существует и другое объяснение её происхождения.

Любопытно, что поглощение звездой своего компаньона может отдалить срок превращения сверхгиганта в сверхновую. Дело в том, что вещество компаньона, слившись с ядром Бетельгейзе, искусственно «омолодило» его.

Несмотря на эволюционную «старость», возраст Бетельгейзе всего 8—8,5 миллиона лет. На момент рождения звезды на Земле уже давно вымерли динозавры и вот-вот должны были появиться далёкие предки человека — гоминиды. Судя по всему, Бетельгейзе начинала как голубой гигант с массой более 20 солнечных, а такие звёзды горячие и светят ярко, но быстро «сгорают».

Температура на поверхности Бетельгейзе около 3600 К (у Солнца — 6000 К). Её светимость благодаря огромному размеру в 90—150 тысяч раз превосходит солнечную. Видимая звёздная величина в оптическом диапазоне с учётом данных XIX века и 2020 года 0

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Почему взрываются звёзды? Почему взрываются звёзды?

На первый взгляд звёздное небо представляется неизменным многие века

Наука и жизнь
Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы

Станут ли компании возвращать сотрудников в офис после окончания эпидемии

Forbes
Конец эпохи Аресибо Конец эпохи Аресибо

Cамый известный в мире радиотелескоп разрушился

Наука и жизнь
Подвиг маркетолога Подвиг маркетолога

Мы собрали успешные истории бизнес-хакеров, которые нашли обходные пути

Maxim
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Все «дыры» Zoom: чем рискуют пользователи самого популярного сервиса видеоконференций эпохи карантина Все «дыры» Zoom: чем рискуют пользователи самого популярного сервиса видеоконференций эпохи карантина

В адрес Zoom поступает все больше критики из-за проблем с безопасностью

Forbes
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
100 метров от дома 100 метров от дома

Риналь Мухаметов не боится за время карантина пропасть с радаров

OK!
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Пропуск в чужую жизнь: почему пандемия не оправдывает нарушения конституционных прав Пропуск в чужую жизнь: почему пандемия не оправдывает нарушения конституционных прав

Не стоит абсолютизировать толкование термина «государственные интересы»

Forbes
От падучей до святости От падучей до святости

Главные события, связанные с именем царевича Дмитрия

Дилетант
Новый статус Кремля: как Путин и пандемия разрушают миф о вертикали власти Новый статус Кремля: как Путин и пандемия разрушают миф о вертикали власти

Перемещение центров принятия решений на уровень регионов — естественный процесс

Forbes
Секреты «Белого лебедя» Секреты «Белого лебедя»

В России возобновлено производство одного из мощнейших бомбардировщиков мира

Популярная механика
Можно ли перемешать жидкости с помощью света Можно ли перемешать жидкости с помощью света

Как перемешивают жидкости в микрореакторах?

Популярная механика
Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале Пришел Кутузов бить французов: 7 мифов о легендарном генерал-фельдмаршале

Масон, заговорщик, бездарный полководец, «выезжавший» за счет чужих достижений?

Вокруг света
Разведка и спецоперации Разведка и спецоперации

Вторая часть ответов на вопросы о подготовке спецопераций Второй мировой войны

Дилетант
Об одном забытом слове Об одном забытом слове

Что случилось с первой матцею московского первопечатника?

Наука и жизнь
Джонсонс бейби Джонсонс бейби

Знакомьтесь: самая влиятельная женщина соединенного королевства Кэрри Саймондс

Tatler
Настало время придумывать наряды для симов Настало время придумывать наряды для симов

Гардеробу персонажей Sims 4 можно только позавидовать.

GQ
Рентгеновские лучи из космоса, возможно, долгие годы «врали» ученым Рентгеновские лучи из космоса, возможно, долгие годы «врали» ученым

В рентгеновских спектрах космических объектов могут присутствовать новые линии

Популярная механика
Обстоятельства времени Обстоятельства времени

Вы регулярно ухаживаете за кожей, но примерно раз в месяц что-то идет не так

Glamour
Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски

Маски и по сей день вдохновляют художников, дизайнеров и скульпторов

Esquire
Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах

Кажется, наш президент не понимает, о чем ему говорить

СНОБ
7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии 7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии

Открытия, которые сначала заставляют засмеяться, а потом — задуматься

Популярная механика
Как два эмигранта из СССР построили в США бизнес стоимостью $20 млрд Как два эмигранта из СССР построили в США бизнес стоимостью $20 млрд

Что позволило Владу Вендрову в этом году дебютировать в российском списке Forbes

Forbes
Дмитрий Чевычалов: 7 способов получить отзывы от клиентов, избежав навязчивости Дмитрий Чевычалов: 7 способов получить отзывы от клиентов, избежав навязчивости

Как получить положительные отзывы для своего бизнеса

СНОБ
Правила жизни Андрея Миронова Правила жизни Андрея Миронова

Андрей Миронов умер 16 августа 1987 года в возрасте 46 лет в Риге, Латвия.

Esquire
Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого

Способ определять скорость появления новых видов и вымирания старых

N+1
Невесту заказывали? Самые безумные наряды героинь шоу «Давай поженимся» Невесту заказывали? Самые безумные наряды героинь шоу «Давай поженимся»

Самые яркие образы невест за всю историю передачи «Давай поженимся»

Cosmopolitan
Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире

Во сколько обходится строительство огромных мостов по всему миру

Популярная механика
Открыть в приложении