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

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

В конце XI века десятки тысяч людей отправились освобождать Иерусалим

Дилетант
Планетолог разрешил глубинные океаны магмы на Венере Планетолог разрешил глубинные океаны магмы на Венере

Ученый предложил для Венеры новую модель эволюции внутренней структуры

N+1
Биолог на Марсе Биолог на Марсе

Первый неамериканский марсоход: Rosalind Franklin в поисках воды и жизни

Популярная механика
Отказ управления Отказ управления

«У вас гормональный сбой». А мы с радостью списываем на него опоздания на работу

Glamour
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Юрий Колокольников: «Нынешняя ситуация может дать миру огромный толчок» Юрий Колокольников: «Нынешняя ситуация может дать миру огромный толчок»

Что делать заядлому театралу в период карантина?

Grazia
Время девы. Весеннее небо Время девы. Весеннее небо

Весна — лучшее время для наблюдения созвездия Девы

Наука и жизнь
7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии 7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии

Открытия, которые сначала заставляют засмеяться, а потом — задуматься

Популярная механика
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Имитация науки Хьюнко Ли Имитация науки Хьюнко Ли

Корейскому художнику Хьюнко Ли отчаянно хочется быть хоть кем-нибудь, кроме себя

Популярная механика
За урожаем из глубин За урожаем из глубин

На разных верфях страны бум рыбопромыслового судостроения

Популярная механика
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
Пришествие из виртуала Пришествие из виртуала

С середины 2010-х в мире стали популярны так называемые гонки на дронах

Популярная механика
Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги

Рассказываем, какие эко-привычки точно стоит внедрить в свою жизнь

Cosmopolitan
От падучей до святости От падучей до святости

Главные события, связанные с именем царевича Дмитрия

Дилетант
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
Во все легкие Во все легкие

Жители хорватского полуострова Истрия нашли путь к счастью

Вокруг света
Лучше — не дома: что делать, если вы столкнулись с домашним насилием на карантине Лучше — не дома: что делать, если вы столкнулись с домашним насилием на карантине

Что делать, если вы обнаружили в своем партнере абьюзера?

Esquire
Мир, который встретит нас после карантина, мы все сейчас строим сами Мир, который встретит нас после карантина, мы все сейчас строим сами

Философия внутреннего карантина может повлечь за собой определенные последствия

Psychologies
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
«Долго и счастливо без измен и предательств». Личное размышление о родителях «Долго и счастливо без измен и предательств». Личное размышление о родителях

История о людях, которые прожили вместе 50 лет бок о бок

Cosmopolitan
9 звездных пар, которые возобновили отношения после разрыва 9 звездных пар, которые возобновили отношения после разрыва

Знаменитости, которые не смогли позабыть бывших возлюбленных

Cosmopolitan
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

Популярная механика
Критический реализм Критический реализм

На Крите можно купаться и загорать с мая по октябрь

Cosmopolitan
Прикоснёмся к феерии Прикоснёмся к феерии

Русский плакат рубежа веков

Наука и жизнь
Избавься от старой одежды и получи вознаграждение: куда сдать ношеные вещи Избавься от старой одежды и получи вознаграждение: куда сдать ношеные вещи

Что можно сделать со старой одеждой и обувью и куда их сдать

Cosmopolitan
Работница реанимации из Техаса рассказала, почему она рассталась с ребенком Работница реанимации из Техаса рассказала, почему она рассталась с ребенком

В США уже более 300 000 случаев заболевания, скончались от инфекции около 10 000

Cosmopolitan
На колесах. Как журналистка запустила производство самых легких инвалидных колясок и велосипедов На колесах. Как журналистка запустила производство самых легких инвалидных колясок и велосипедов

Компания Kinesis производит эргономичные коляски из карбона и алюминия

Forbes
Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они

После громких убийств политиков, удар на себя принимали их жены и подруги

Cosmopolitan
15 главных битв 1939–1945 15 главных битв 1939–1945

Третья часть списка самых крупных сражений и операций Второй мировой войны

Дилетант
Открыть в приложении