Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

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

Военные преступления Военные преступления

Первая часть ответов на вопросы о военных преступлениях Второй мировой войны

Дилетант
«Кризис не убьёт офлайн»: Андрей Себрант о том, как пандемия повлияет на бизнес и поиск работы «Кризис не убьёт офлайн»: Андрей Себрант о том, как пандемия повлияет на бизнес и поиск работы

Интервью с директором по маркетингу сервисов «Яндекса»

VC.RU
Проблемы голубых кровей Проблемы голубых кровей

Сотни тысяч мечехвостов истекают кровью ради человечества

Популярная механика
Дарья Мельникова: «Я мечтаю обрести равновесие» Дарья Мельникова: «Я мечтаю обрести равновесие»

Придумщица и бунтарка, мама двух сыновей, жена и актриса

Psychologies
Черные грибы Чернобыля Черные грибы Чернобыля

Жизнь способна укротить даже смертоносную радиацию и использовать ее во благо

Популярная механика
Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе) Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе)

Узнавать об обмане близкого человека всегда больно

Playboy
Здоровье Здоровье

К невусам – родинкам – следует относиться внимательно и с уважением

Maxim
Агата Муцениеце: «Преодолев трудности, можно ощутить счастье в полной мере» Агата Муцениеце: «Преодолев трудности, можно ощутить счастье в полной мере»

Агата Муцениеце рассказала, как проходит её самоизоляция

Здоровье
Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других

Ученые сделали вывод, что объем памяти мозга человека составляет 1 петабайт

Популярная механика
Китайский астрофизик открыл самую быстровращающуюся звезду Млечного Пути Китайский астрофизик открыл самую быстровращающуюся звезду Млечного Пути

Звезда вращается с рекордно большой скоростью — около 540 километров в секунду

N+1
С советской спецификой С советской спецификой

В СССР суды над военными преступниками стали проводить уже в 1943 году

Дилетант
Цветы, декор и профессия мечты Цветы, декор и профессия мечты

Декоратор Мария Герман о том, как совместить красоту и бизнес

Cosmopolitan
Элементарно, Ватсон! Элементарно, Ватсон!

У нас лучшие Шерлок Холмс и доктор Ватсон

Лиза
14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис 14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис

Говоря о порноактрисах, мы редко задумываемся о том, есть ли у них семьи

Cosmopolitan
Стряхнуть лапшу Стряхнуть лапшу

Что правда, а что ложь в мифах о лапше быстрого приготовления?

Лиза
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
Николя Барро: Любовные письма с Монмартра Николя Барро: Любовные письма с Монмартра

Смерть жены выбивает молодого писателя Жюльена Азуле из колеи

СНОБ
Из минёров в танкисты: боевой путь слесаря Егорова Из минёров в танкисты: боевой путь слесаря Егорова

Рассказы о войне: история службы слесаря Егорова

Популярная механика
Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений

Автомобилисты о первых штрафах в 5000 рублей за нарушение режима самоизоляции

РБК
Поле битвы — Facebook Поле битвы — Facebook

Как громить диванные войска?

GQ
Хезер Моррис: Дорога из Освенцима Хезер Моррис: Дорога из Освенцима

«Сноб» публикует первую главу романа Хезер Моррис «Дорога из Освенцима»

СНОБ
Полярник, лесник и подводник — о трудностях и радостях изоляции Полярник, лесник и подводник — о трудностях и радостях изоляции

Люди, для которых преодоление одиночества стало профессиональным навыком

РБК
Роди за меня. Корреспондент The Economist о том, как женщины становятся суррогатными матерями Роди за меня. Корреспондент The Economist о том, как женщины становятся суррогатными матерями

О подводных камнях общества потребления и суррогатном материнстве

Forbes
«Мы все виновны в насаждении правил»: Синтия Никсон о том, почему сказочные идеи женственности нам больше не подходят «Мы все виновны в насаждении правил»: Синтия Никсон о том, почему сказочные идеи женственности нам больше не подходят

Интервью с актрисой, политиком и LGBT-активисткой Синтией Никсон

Forbes
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
Машины для битья: как американцы используют Машины для битья: как американцы используют

На что идёт армия США, чтобы подготовиться к потенциальному конфликту с Россией

Популярная механика
Не выживать, а жить: как копинг-стратегии помогают добиваться целей в кризис Не выживать, а жить: как копинг-стратегии помогают добиваться целей в кризис

Как выработать стратегии, чтобы увидеть и использовать возможности кризиса

Forbes
В какие видеоигры рубиться в самоизоляции В какие видеоигры рубиться в самоизоляции

Начните играть в видеоигры, даже если раньше вы этого никогда не делали

GQ
Ели гадости и поджигали себя: жуткие вещи, которые звезды творили на карантине Ели гадости и поджигали себя: жуткие вещи, которые звезды творили на карантине

Как звезды развлекают себя и подписчиков различными челленджами

Cosmopolitan
Карантин наедине с нарциссом: как это пережить Карантин наедине с нарциссом: как это пережить

Вынужденная самоизоляция оказалась непростым испытанием для многих семей

Psychologies
Открыть в приложении