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

Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или счастливый Сизиф

Кто самый великий физик?

Наука и жизнь
Выше моих сил Выше моих сил

Который год у тебя одна должность и зарплата – и перспектив не видно

Cosmopolitan
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Спасите наши души Спасите наши души

О профессии будущего — spiritual worker

Tatler
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
Основатель Suitsupply — о первом костюме, правильной цене и женской моде Основатель Suitsupply — о первом костюме, правильной цене и женской моде

Фокке де Йонг — о том, как бренду удается держать приемлемые цены

РБК
Драгоценное зернышко Драгоценное зернышко

Золотодобыча в современных условиях

Популярная механика
Экспресс-проверки водителей на алкоголь. Как это работает Экспресс-проверки водителей на алкоголь. Как это работает

Новую схему экспресс-тестов для водителей на алкоголь и наркотики раскритиковали

РБК
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Забудьте про жизнь на 26 000 рублей в месяц: каким будет новый застой после пандемии Забудьте про жизнь на 26 000 рублей в месяц: каким будет новый застой после пандемии

Режим самоизоляции придает нынешнему кризису новые черты

Forbes
100 самых сексуальных женщин страны: 52-1 100 самых сексуальных женщин страны: 52-1

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Советская роскошь. На чем ездила элита СССР Советская роскошь. На чем ездила элита СССР

Внедорожная «Волга», инжекторный спорткар и другие автомобили советских вождей

РБК
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
«В индустрии полное безобразие»: как пандемия заставляет детские сады и школы мигрировать в онлайн «В индустрии полное безобразие»: как пандемия заставляет детские сады и школы мигрировать в онлайн

Кризис может стать толчком к новому этапу в развитии школ и детских садов

Forbes
Запад нам помог Запад нам помог

Помощь «империалистических хищников» спасла миллионы жизней советских граждан

Дилетант
Как парижские рестораны переживают кризис: 4 истории французских шефов Как парижские рестораны переживают кризис: 4 истории французских шефов

Как владельцы ресторанов во Франции справляются с кризисом

Esquire
Достопримечательность города Достопримечательность города

Бордели с человекоподобными куклами – новый тренд или это уже слишком?

Playboy
Магнитный фон Магнитный фон

Дом в Подмосковье притягивает всех членов большой семьи

AD
Возраст смелости Возраст смелости

Возраст больше не помеха, чтобы освоить новую профессию и вступить в отношения

Домашний Очаг
Протоиерей Александр Абрамов: С кем разговаривает Церковь. Ответ Александру Усатову — клирику, отказавшемуся от сана Протоиерей Александр Абрамов: С кем разговаривает Церковь. Ответ Александру Усатову — клирику, отказавшемуся от сана

«Сноб» попросил протоиерея Александра Абрамова отреагировать на монолог Усатова

СНОБ
Как не заболеть? Как не заболеть?

Мы собрали самые полезные лайфхаки, которые помогут поддержать организм

Здоровье
Завтрак на траве Завтрак на траве

Алексей Тарханов рассказывает про жизнь художника Клода Моне в Живерни

AD
Живи, как девчонка: каково придётся мужчинам на месте женщин Живи, как девчонка: каково придётся мужчинам на месте женщин

Как будут жить мужчины, если они вдруг окажутся на месте женщин

Cosmopolitan
Все «дыры» Zoom: чем рискуют пользователи самого популярного сервиса видеоконференций эпохи карантина Все «дыры» Zoom: чем рискуют пользователи самого популярного сервиса видеоконференций эпохи карантина

В адрес Zoom поступает все больше критики из-за проблем с безопасностью

Forbes
Снова на вершине: почему конфликты с партнерами не мешают Владимиру Потанину богатеть Снова на вершине: почему конфликты с партнерами не мешают Владимиру Потанину богатеть

Часть десятилетия акционеры компании провели в корпоративных конфликтах

Forbes
Водная суспензия графена упростила нанесение электродов суперконденсатора Водная суспензия графена упростила нанесение электродов суперконденсатора

Способ, который позволяет сохранять структуру исходного графена

N+1
Больше позитива! Больше позитива!

Может ли на самом деле пессимист стать оптимистом? А самое главное – нужно ли?

Лиза
Спорт, который сильнее вируса: как спортивная индустрия переходит на онлайн-форматы Спорт, который сильнее вируса: как спортивная индустрия переходит на онлайн-форматы

Турниры по компьютерным играм продолжаются в онлайне

Forbes
Совсем один в самоизоляции? 8 способов не чувствовать себя несчастным Совсем один в самоизоляции? 8 способов не чувствовать себя несчастным

Необходимое руководство на время карантина

Playboy
Всё опять вернётся Всё опять вернётся

Жизнь в Пуэрто-Рико вошла в привычное русло после урагана

Robb Report
Открыть в приложении