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

Биолог на Марсе Биолог на Марсе

Первый неамериканский марсоход: Rosalind Franklin в поисках воды и жизни

Популярная механика
Время разомкнутых объятий Время разомкнутых объятий

Как переживается вынужденное уединение в разных странах мира

Огонёк
Пот, кровь, слёзы и крест Пот, кровь, слёзы и крест

В конце XI века десятки тысяч людей отправились освобождать Иерусалим

Дилетант
Андрей Ланьков: Жизнь северокорейских беженцев и их семей Андрей Ланьков: Жизнь северокорейских беженцев и их семей

Глава из книги Андрея Ланькова: «Все снова под контролем?»

СНОБ
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Диванный эксперт Диванный эксперт

Худейте, лёжа на диване

Худеем правильно
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Весь мир живет, как женщины после родов: как  карантин может изменить общество Весь мир живет, как женщины после родов: как  карантин может изменить общество

Весь мир сейчас, сам того не желая, оказался в уникальной ситуации

Cosmopolitan
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Российский процессор оказался мощнее чипов Intel в реальных тестах Российский процессор оказался мощнее чипов Intel в реальных тестах

Чип Baikal-M превзошел самые оптимистичные ожидания

Популярная механика
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Самцы афалин спели дуэтом для привлечения самок Самцы афалин спели дуэтом для привлечения самок

Самцы афалин при групповом привлечении самки синхронизируют вокализацию

N+1
Загадки исчезнувшей цивилизации Загадки исчезнувшей цивилизации

800 лет назад на месте современного Татарстана располагалась Волжская Булгария

Дилетант
«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
Лесная поликлиника Лесная поликлиника

Какими способами самолечения пользуются животные?

Вокруг света
Сухой карантин: почему ограничения продажи алкоголя не помогут в борьбе с пандемией Сухой карантин: почему ограничения продажи алкоголя не помогут в борьбе с пандемией

Краш-тест, который поставил под сомнение разумность действий властей

Forbes
Почему Эйнштейн не сослался на опыт Майкельсона? Почему Эйнштейн не сослался на опыт Майкельсона?

Максвелл не сомневался, что всё пространство во Вселенной заполнено эфиром

Наука и жизнь
«Мы ждем угонов». Где лучше не парковаться на самоизоляции «Мы ждем угонов». Где лучше не парковаться на самоизоляции

Рост курса доллара, безработица и самоизоляция — как это влияет на угоны

РБК
Среди позвоночных не нашлось более или менее опасных переносчиков вирусов Среди позвоночных не нашлось более или менее опасных переносчиков вирусов

Грызунов и летучих мышей в этом плане не стоит бояться больше остальных

N+1
Полезная девальвация: банкам пришлось резко поднять ставки по вкладам в долларах Полезная девальвация: банкам пришлось резко поднять ставки по вкладам в долларах

Несколько российских банков в марте и апреле повысили ставки по валютным вкладам

Forbes
Инфлюенсеры эпохи пандемии: как заработать в Instagram более $100 000, выпекая хлеб Инфлюенсеры эпохи пандемии: как заработать в Instagram более $100 000, выпекая хлеб

Неожиданно себя пекари в Instagram стали новыми инфлюенсерами эпохи пандемии

Forbes
Настоящий дурдом! Звезды Настоящий дурдом! Звезды

Жизнь под прицелами телекамер – огромное испытание для психики

Cosmopolitan
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Уроки химии Уроки химии

Так ли вредны парабены, сульфаты и силиконы?

Лиза
Мел-палеогеновое вымирание увеличило мозг птиц Мел-палеогеновое вымирание увеличило мозг птиц

После гибели динозавров птицам потребовались значительные умственные способности

N+1
Действует сестра Действует сестра

Почему Эль Фэннинг не считает свою сестру соперницей и кому она хочет подражать

Grazia
Балетные костюмы и военная форма: почему вам стоит узнать о бренде King & Tuckfield Балетные костюмы и военная форма: почему вам стоит узнать о бренде King & Tuckfield

Красивая одежда на каждый день для истинных ретросексуалов

GQ
В режиме натуропатии В режиме натуропатии

Пришло время обратиться к натуропатическим методам

Худеем правильно
7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов» 7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов»

Для тех, кто соскучился по харизматичным антигероям, экшену и интригам

Esquire
«Время работает на тебя»: Хавьер Бардем об актерской зрелости, честных эмоциях и долгих разлуках с Пенелопой Крус «Время работает на тебя»: Хавьер Бардем об актерской зрелости, честных эмоциях и долгих разлуках с Пенелопой Крус

Интервью с Хавьером Бардемом о силе жизненного опыта и актерской зрелости

Forbes
Открыть в приложении