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

Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Элитная брага: война с крахмалом и сладкие отходы Элитная брага: война с крахмалом и сладкие отходы

Из чего же гонят в наши дни некоторые популярные в мире типы крепких напитков

Популярная механика
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Сладкая жизнь: почему не стоит отказываться от сахара Сладкая жизнь: почему не стоит отказываться от сахара

Диета без сладкого может быть вредна

Cosmopolitan
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Мини-арсенал Мини-арсенал

Точнейшие миниатюрные копии стрелкового оружия, из которых можно и пострелять

Популярная механика
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Антивирус: как укрепить психологический иммунитет Антивирус: как укрепить психологический иммунитет

Пандемия повлияла не только на наше здоровье, но и на экономику и образ мыслей

Psychologies
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин

Что придумал и построил наш знаменитый соотечественник Иван Петрович Кулибин

Популярная механика
«Слон» на трансзвуке «Слон» на трансзвуке

Грузовая авиация работала, спасая мировую экономику

Популярная механика
Синдром пустого гнезда: как отпустить детей родителям-одиночкам Синдром пустого гнезда: как отпустить детей родителям-одиночкам

Когда повзрослевшие дети покидают дом, жизнь родителей резко меняется

Psychologies
Соль земли Соль земли

Полезные ископаемые, в которых отразилась история планеты

Вокруг света
Пища для ума Пища для ума

Мечту есть что хочется и не толстеть можно воплотить

Cosmopolitan
Секретарь Республики Секретарь Республики

Нормальная жизнь Никколо ди Бернардо деи Макиавелли оборвалась 16 декабря 1512 г

Наука и жизнь
Конвертоплан Kitty Hawk совершил жесткую посадку из-за скрипта заряда аккумуляторов Конвертоплан Kitty Hawk совершил жесткую посадку из-за скрипта заряда аккумуляторов

Во время испытания конвертоплан практически перестал слушаться команд управления

N+1
Наследников у вождей не бывает Наследников у вождей не бывает

25 мая 1922 года у Ленина случился удар. Казалось, он не выживет

Дилетант
Так и манит Так и манит

Нарочито вычурный дом под Парижем очаровал дизайнера Пьера Гоналона

AD
4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам 4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам

Эти минералы могут подвинуть бриллианты с поста лучших друзей девушек

Maxim
Вышла подышать Вышла подышать

Наш корреспондент осваивала дыхание чакрами

Cosmopolitan
«Мир разрушит то, что будет после вируса»: миллионеры построили шикарные бункеры на случай массовых беспорядков «Мир разрушит то, что будет после вируса»: миллионеры построили шикарные бункеры на случай массовых беспорядков

Состоятельные люди готовятся к тому, чтобы спуститься в свои подземные бункеры

Forbes
7 подкастов о том, как бизнесмены и стартаперы переживают кризис и пандемию 7 подкастов о том, как бизнесмены и стартаперы переживают кризис и пандемию

Подкасты про бизнес, где звучат голоса тех, кто сейчас работает на износ

Forbes
От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира

Что будет, если к Останкинской башне прикрутить пару высотных зданий

Популярная механика
Максимум возможностей, минимум ресурсов: как чему-то научиться на карантине Максимум возможностей, минимум ресурсов: как чему-то научиться на карантине

«Отличное время — карантин! — несколько недель назад бодрились оптимисты

Psychologies
Как купить дешевой нефти: инструкция Как купить дешевой нефти: инструкция

Неочевидные, но доступные каждому способы развлечься

Esquire
Платёж одной строкой: предприниматель из России создал для европейцев альтернативу банкам — переводы в мессенджерах Платёж одной строкой: предприниматель из России создал для европейцев альтернативу банкам — переводы в мессенджерах

Эллиот Гойхман и его проект Zelf

VC.RU
Жертвы катастроф и конкуренции: куда подевались британские лайнеры Жертвы катастроф и конкуренции: куда подевались британские лайнеры

Реактивные гражданские лайнеры, которые производила Великобритания

Популярная механика
Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС

Первое сообщение появилось в «Правде» через четыре дня после аварии 26 апреля

Maxim
14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис 14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис

Говоря о порноактрисах, мы редко задумываемся о том, есть ли у них семьи

Cosmopolitan
«Падать уже некуда, дно — достигнуто». Почему нужно спасать гостиничную и ресторанные отрасли «Падать уже некуда, дно — достигнуто». Почему нужно спасать гостиничную и ресторанные отрасли

Туристический и гостиничный бизнес стал одной из первых жертв кризиса

Forbes
Открыть в приложении