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

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018» Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Playboy
Вам шашечки или ехать? Размышления на фоне последнего финансового отчета госкорпорации «Роснано» Вам шашечки или ехать? Размышления на фоне последнего финансового отчета госкорпорации «Роснано»

Наши подходы к оценке эффективности экономических субъектов несколько устарели

СНОБ
Судьба телескопа Судьба телескопа

Зонд Hubble проработал на орбите 30 славных лет – но что ждет его дальше?

Популярная механика
После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими

Расставаться красиво – это целое искусство

Cosmopolitan
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
«Завтра же позвоню Роджеру!» «Завтра же позвоню Роджеру!»

Тимур Бекмамбетов об «Историях карантина», будущем кино и школе Роджера Кормана

Weekend
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Служение музе: Данте Алигьери и Беатриче Портинари Служение музе: Данте Алигьери и Беатриче Портинари

Муза Данте Алигьери

Cosmopolitan
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
8 полезных углеводов, которые не навредят фигуре 8 полезных углеводов, которые не навредят фигуре

Если вы хотите сохранить здоровье и красивую фигуру, вам необходимы углеводы

Cosmopolitan
Вооружение Вооружение

Вторая часть ответов на вопросы о вооружении стран времен Второй мировой войны

Дилетант
Женщина, которая поет Женщина, которая поет

Защитница океанов, актриса, мать и лицо культового аромата — Марион Котийяр

Vogue
Физика с разоблачением Физика с разоблачением

Опыты и фокусы: проверяем физику через 130 лет

Наука и жизнь
С чем пьют ликер бейлиз? 5 лучших сочетаний для уютного вечера или романтичного свидания С чем пьют ликер бейлиз? 5 лучших сочетаний для уютного вечера или романтичного свидания

Нежный и при этом игривый

Playboy
Пути и маршруты Пути и маршруты

Знаете ли вы, что подтолкнуло Леонарда Эйлера к созданию основ теории графов

Наука и жизнь
Спасите мои ногти! Почему сильно слоятся ногти и как их вылечить Спасите мои ногти! Почему сильно слоятся ногти и как их вылечить

Слоящиеся, желтые или нерастущие ногти на руках? У нас есть решение!

Cosmopolitan
Об одном забытом слове Об одном забытом слове

Что случилось с первой матцею московского первопечатника?

Наука и жизнь
Сто лучших книг для детей до 7 лет Сто лучших книг для детей до 7 лет

Списки художественных детских книг для разного возраста

Cosmopolitan
«Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси «Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси

Электронные пропуска и новые запреты — как работают правила для такси

РБК
Восемь историй о «Волге» ГАЗ-21 Восемь историй о «Волге» ГАЗ-21

Автомобиль как воплощение ностальгии по СССР

Maxim
12 недооцененных комедий, которые ты скорее всего не видел 12 недооцененных комедий, которые ты скорее всего не видел

MAXIM не гарантирует, что эти комедии изменят твою жизнь и надорвут твой живот

Maxim
Диванный эксперт Диванный эксперт

Худейте, лёжа на диване

Худеем правильно
«Это иллюзия, что доставка может спасти»: почему рестораны в кризис полностью останавливают работу «Это иллюзия, что доставка может спасти»: почему рестораны в кризис полностью останавливают работу

Владельцы ресторанов и других заведений рассказали, как переживают «заморозку»

VC.RU
Posh сквош Posh сквош

Сквош — любимый досуг выпускников престижных частных школ

Robb Report
«Мы закрыли все кинотеатры за полдня». Интервью с главой «Москино» Светланой Максимченко «Мы закрыли все кинотеатры за полдня». Интервью с главой «Москино» Светланой Максимченко

Режим самоизоляции стал причиной закрытия столичных кинотеатров

СНОБ
10 признаков того, что вы едите слишком мало углеводов 10 признаков того, что вы едите слишком мало углеводов

Худшее, что можно сделать для своего здоровья, — отказаться от углеводов

Cosmopolitan
Как использовать QR-генератор в браузере Microsoft Edge: простые советы Как использовать QR-генератор в браузере Microsoft Edge: простые советы

Как воспользоваться QR-генератором для создания графических ссылок

CHIP
«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
В Москве госклиники отказываются делать аборты. Почему это происходит В Москве госклиники отказываются делать аборты. Почему это происходит

Московские государственные больницы отказывают женщинам в абортах

СНОБ
Три шага, чтобы вернуться в ресурсное состояние Три шага, чтобы вернуться в ресурсное состояние

Если мы направляем внимание на собственную тревожность, она лишь усиливается

Psychologies
Открыть в приложении