Созвездие Ориона: Ригель (снизу) и Бетельгейзе (сверху слева)
Ригель, или Бета Ориона - самая яркая звезда в созвездии Ориона и седьмая по яркости на ночном небе. Находится расстоянии 860 световых лет. На небе выглядит как голубой сверхгигант спектрального класса B, но в небольшой телескоп или бинокль можно различить его парную компоненту. Предполагают, что система является четверной, или, как минимум - тройной.
Почему звезды мерцают в небе?
Земная атмосфера прогрета неравномерно. Теплый и холодный воздух имеет разную плотность, поэтому свет, проходя через нагретые или охлажденные слои, преломляется, как в линзах, под разными углами.
Наглядно это явление видно на мозаике из снимков Ригеля, Бетельгейзе и Сириуса. Съёмка звёзд проводилась с интервалом в 60 секундах для сравнения различий в цвете, вызванных атмосферой.
Бетельгейзе — яркий красный гигант в созвездии Ориона
Точный её диаметр нелегко определить, так как яркость звезды плавно спадает с расстоянием от центра диска. Цвет излучения также изменяется в зависимости от этого расстояния. Хотя Бетельгейзе только в 17 раз тяжелее Солнца, её объём больше в 300 миллионов раз.
Это одна из крупнейших среди известных астрономам звёзд: если её поместить на место Солнца, то она достигала бы орбиты Юпитера!
Потускнение Бетельгейзе могла вызвать черная дыра
Когда звезда Бетельгейзе в 2019 году стремительно начала тускнеть, многие думали, что она вскоре вспыхнет как сверхновая. Однако с течением времени ее светимость восстановилась, и ученые начали думать о причине этого явления. Сейчас появилась теория, что ее вызвала черная дыра, прошедшая рядом со звездой.
Именно ею астрономы попытались объяснить потускнение Бетельгейзе. Они создали компьютерную модель этого процесса, однако она показала, что от такого прохождения деформация атмосферы звезды была бы слишком слаба, чтобы привести к падению яркости на 60 процентов.
Однако ученые предположили, что черная дыра могла вызвать и другие эффекты на поверхности гигантской звезды. Например, на ней мог произойти взрыв, и вместе с приливным раздуванием это действительно могло вызвать грандиозное потускнение.
Тайна «великого затемнения» Бетельгейзе раскрыта
Снимки с японского космического корабля Himawari-8 проливают свет на удивительное исчезновение красного сверхгиганта.
В конце 2019 года, всего за несколько месяцев до того, как пандемия COVID-19 охватила весь земной шар, большая часть мира вместо этого была озабочена красноватой, угасающей точкой света на расстоянии более 500 световых лет. Бетельгейзе, красный сверхгигант, легко узнаваемый как правое «плечо» созвездия Ориона, внезапно и загадочным образом потускнел более чем в два раза. Некоторые астрономы предположили, что она вот-вот взорвется как сверхновая — событие, которое, по другим прогнозам, произойдет в течение следующих 100 000 лет или около того. К началу февраля 2020 года, однако, затухание прекратилось, и в течение нескольких недель звезда вернулась к своей обычной яркости, что оставило исследователей с нерешенными вопросами об этом странном эпизоде, который они назвали «Великое затемнение».
Ответы постепенно появлялись из множества обсерваторий, уделяющих звезде пристальное внимание. Во-первых, группа исследователей, которые использовали космический телескоп Хаббл для наблюдения за Бетельгейзе до, во время и после события , сообщила , что массивный выброс горячего материала с поверхности звезды создал затемняющее облако пыли, которое привело к кажущемуся исчезновению. Затем другая команда, используя данные обсерватории Вэйхай в Китае, обнаружила, что температура Бетельгейзе резко упала во время Великого затемнения, по крайней мере, на 170 кельвинов .они пришли к выводу, что погружение не в пылевое облако, а в очень большое, относительно прохладное темное пятно должно было ненадолго образоваться на поверхности звезды. Наконец, еще одна команда использовала наблюдения с помощью Очень большого телескопа в Чили, чтобы сделать вывод , что оба сценария верны. В этой гибридной модели появление темного пятна в южном полушарии звезды привело к снижению температуры окружающей среды и выбросу пузыря горячего газа. Затем из этого ускользающего материала по мере его охлаждения сформировалось огромное пылевое облако, блокирующее звездный свет, что привело к Великому затемнению.
Что происходит с Бетельгейзе? Эволюция звёзд
Прежде, чем мы попытаемся разобраться в произошедшем, стоит понять, что же представляет из себя Бетельгейзе. Этот объект относится к классу красных сверхгигантов, и, согласно современной теории эволюции звёзд, находится на завершающей стадии своего жизненного цикла. Его светимость и радиус постоянно меняются, а внешние оболочки крайне нестабильны. Периодически светило выбрасывает миллионы тонн раскаленного газа в космическое пространство, формируя гигантские протуберанцы. Остывая, они пополняют собой газовую туманность, окружающую Бетельгейзе.
В потускнении Бетельгейзе обвинили превращение плазмы в пыль
Астрономы с помощью наземных и космических обсерваторий выяснили, что причиной недавнего рекордного потускнения сверхгиганта Бетельгейзе стал выброс плазменного пузыря и конвективной ячейки. Пройдя сквозь атмосферу звезды, плазма охладилась, образовав пылевое облако. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
Бетельгейзе находится на расстоянии около 700 световых лет от Солнца в созвездии Ориона. Этот красный сверхгигант во много раз массивнее Солнца и считается одной из крупнейших известных звезд. Текущий возраст Бетельгейзе составляет около восьми миллионов лет: предполагается, что в ближайшие десять тысяч лет произойдет гравитационный коллапс ядра, и звезда взорвется как сверхновая II типа.
Бетельгейзе принадлежит к типу полуправильных переменных звезд и демонстрирует долгопериодические колебания блеска. Однако, в период с ноября 2019 года по март 2020 года она рекордно потускнела за всю историю фотоэлектронных наблюдений: ее видимая звездная величина упала с 0,6 до 1,6. Тогда некоторые астрономы посчитали, что гигант готов взорваться, однако в апреле этого года ее яркость восстановилась до обычных значений.
Первоначально существовало две версии сильного падения блеска Бетельгейзе: резкое охлаждение видимой поверхности звезды из-за сильных пульсаций или конвективных процессов и обширный выброс пыли по направлению к земному наблюдателю. Вторая версия вскоре получила подтверждение: над конвективными ячейками звезды обнаружили пылевые облака. Доказательства — данные наблюдений в субмиллиметровом диапазоне — есть и у первой версии.
Группа астрономов во главе с Андреа Дюпри (Andrea Dupree) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики опубликовала результаты анализа данных наблюдений за Бетельгейзе в 2019–2020 годах. Данные собрали с помощью «Хаббла», следившим за звездой в ультрафиолетом диапазоне, наземной обсерватории STELLA, которая получала информацию о движении внешних слоев звезды, космической обсерватории STEREO и наземных наблюдателей и обсерваторий (например, TrES), которые отслеживали изменения яркости Бетельгейзе.
Ученые пришли к выводу, что в прошлом году из крупной конвективной ячейки на видимой поверхности гиганта произошел выброс плазмы, который был ускорен расширяющимися слоями звезды в ходе очередного цикла долговременных пульсаций. Расширяющийся плазменный пузырь прошел через горячую атмосферу звезды в более холодные внешние области, где плазма остыла, что привело к образованию частиц пыли, создавших пылевое облако, наблюдавшееся в южном полушарии Бетельгейзе.
Ожидается, что следующий минимум яркости звезда пройдет в апреле 2021 года, наблюдения за ней будут вестись при помощи космических обсерваторий. Близость звезды позволяет в ходе долговременных наблюдений за ней в деталях изучить процессы потери массы сверхгигантом и его околозвездной среды.
Бетельгейзе — не единственная из полуправильных переменных звезд, которая демонстрирует неоднородные изменения блеска. В прошлом году российские астрономы выявили похожее поведение у звезды V Гончих Псов, которое объяснялось асимметричной пылевой оболочкой.