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

«Как прекрасен жёлтый цвет!» «Как прекрасен жёлтый цвет!»

Период цветения первоцветов очень краток. Не пропустите «жёлтую» весну!

Наука и жизнь
«Атомная Анюта»: первый и последний ядерный выстрел «Атомная Анюта»: первый и последний ядерный выстрел

Существование артиллерийских снарядов с ядерной начинкой – широко известный факт

Популярная механика
Микробы от похмелья Микробы от похмелья

Бактерии, которые способны утилизировать алкогольный токсин в кишечнике

Популярная механика
Окаменевшие позвонки рассказали о долгом детстве гигантских акул-дурофагов Окаменевшие позвонки рассказали о долгом детстве гигантских акул-дурофагов

Палеонтологи изучили окаменевшие позвонки меловых акул Ptychodus

N+1
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
Прожить 100 лет — легко! 8 фактов о здоровье сердца, которые ты должна знать Прожить 100 лет — легко! 8 фактов о здоровье сердца, которые ты должна знать

О сердце нужно заботиться постоянно!

Cosmopolitan
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Переходный период Переходный период

Философ Александр Нечаев: как получилось, что миропорядок пришел в беспорядок

Esquire
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Предотвратить болезни и сохранить молодость: как тебе поможет биохакинг Предотвратить болезни и сохранить молодость: как тебе поможет биохакинг

Как стать биохакером и есть ли в этом вообще смысл?

Cosmopolitan
Наследник без престола Наследник без престола

Долгие годы Павел ждал корону, являясь законным наследником трона

Дилетант
«Таксист — это не курьер». Агрегаторы ввели тарифы на доставку «Таксист — это не курьер». Агрегаторы ввели тарифы на доставку

Сервисы такси предлагают новые услуги доставки, почему водители недовольны этим

РБК
Какая-то трава вместо чая Какая-то трава вместо чая

Каркаде и ройбуш — конкуренты традиционного чая

Наука и жизнь
От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии

Работники «взрослой» индустрии о том, как эпидемия повлияла на их сферы

Cosmopolitan
Александр, сын Ярослава Александр, сын Ярослава

Почему мы почти ничего не знаем об Александре Невском

Дилетант
Виражи судьбы Виражи судьбы

О судьбе Владимира Киселёва — парадоксальной, динамичной, успешной

OK!
Сила света Сила света

Как устроена индустрия световых шоу и инсталляций

Популярная механика
Ученые предрекли почти полное летнее таяние морского льда в Арктике к 2050 году Ученые предрекли почти полное летнее таяние морского льда в Арктике к 2050 году

Начиная с 2050 года на Северном полюсе в период летнего таяния не будет льда

N+1
Вы это серьезно? Как Центробанку убедить рынок в своих намерениях Вы это серьезно? Как Центробанку убедить рынок в своих намерениях

Почему рынок не верит в готовность Банка России снижать ставки

Forbes
От перевала Дятлова до Несси: 5 загадок, которые никто не раскрыл От перевала Дятлова до Несси: 5 загадок, которые никто не раскрыл

О событиях, по поводу которых продолжают спорить ученые и энтузиасты

РБК
Одна на всех Одна на всех

Женщины на войне — тема отдельная и не менее тяжелая, чем сама война

Добрые советы
Правила жизни Мика Джаггера Правила жизни Мика Джаггера

Правила жизни музыканта Мика Джаггера

Esquire
Новая «Волга». Какой она могла стать в 2020 году Новая «Волга». Какой она могла стать в 2020 году

Почему легковой «Волге» не суждено было стать полноприводной и мощной

РБК
В стране невыученных уроков. Какие меры должны срочно принять власти ради спасения экономики России В стране невыученных уроков. Какие меры должны срочно принять власти ради спасения экономики России

Март стал для мировой экономики месяцем серьезных испытаний

СНОБ
20 способов остаться нормальным человеком 20 способов остаться нормальным человеком

Адекватность — самое стремительно исчезающее свойство современного мужчины

GQ
15 главных битв 1939–1945 15 главных битв 1939–1945

Вторая часть списка самых крупных сражений и операций Второй мировой войны

Дилетант
Валентина Панина. На чемоданах Валентина Панина. На чемоданах

Валентина Панина на подмостках уже пятьдесят два года

Караван историй
Набег вкладчиков: что россияне сделали с деньгами, вынесенными с депозитов крупнейших банков в марте Набег вкладчиков: что россияне сделали с деньгами, вынесенными с депозитов крупнейших банков в марте

Из мартовского оттока в $5 млрд почти $4 млрд пришлось на пять крупных банков

Forbes
Выйти на воздух Выйти на воздух

Фитнес на улице – это самое модное увлечение тёплого сезона

Здоровье
«Интриги и расследования мне не близки» «Интриги и расследования мне не близки»

Елена Летучая рассказывает о новых проектах и давней мечте

Лиза
Открыть в приложении