http://short.nplus1.ru/J9yY1Wdkis

Астрономы обнаружили, что звезда Бетельгейзе, которая неожиданно потускнела в 2019 году, продолжает уменьшать свою яркость. Ученые называют изменения небывалыми за все годы наблюдения за звездой, сообщает издание Science Alert.

Исследователи провели наблюдения за звездой с помощью инструмента SPHERE, установленного на телескопе VLT (Very Large Telescope) Европейской южной обсерватории в Чили. SPHERE — это спектрополярометрический высококонтрастный инструмент для исследования экзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument). Он позволяет фиксировать поляризованный инфракрасный свет, исходящий от формирующихся планет, вращающихся вокруг молодых звезд.

Бетельгейзе уменьшила свой блеск до 38 процентов своей обычной яркости. Подобные колебания обычны для звезды, которая расширяется и сжимается из-за изменения внутренней температуры. На поверхности находятся огромные конвективные ячейки, в размере достигающие 60 процентов диаметра самой звезды и создающие яркие и тусклые области. Возникновение такой ячейки объясняет, почему отдельные области на поверхности звезды яркие, а большая часть поверхности — тусклая.

Кроме того, звездный ветер выдувает большие количества пыли, которые заслоняют свет. С помощью инструмента VISIR (Imager and Spectrometer for mid-Infrared), также установленного на VLT, астрономам удалось обнаружить огромное облако вещества, испущенного Бетельгейзе. Этот инструмент позволяет блокировать яркий свет от звезды, имитируя солнечное затмение, что позволяет разглядеть гигантский ореол пыли вокруг Бетельгейзе.

По словам специалистов, точное время взрыва Бетельгейзе неизвестно, однако она превратится в сверхновую в ближайшие сто тысяч лет, и маловероятно, что это произойдет в наши дни.

https://lenta.ru/news/2020/02/17/dimming/

https://vk.com/proidemtes

Возможно скоро звезда превратится в сверхновую. Но после этого её ждет неминуемый конец.
Бетельгейзе — вторая по яркости звезда в созвездии Ориона. До недавнего времени она входила в десятку самых ярких на небе, но с сентября 2019 года начала стремительно тускнеть. По оценкам экспертов, Бетельгейзе потеряла почти 25% яркости, опустившись на 21-е место, а ее температура упала на 100 градусов. Ученые пока не могут точно определить, почему это происходит.

Якрость Бетельгейзе циклично меняется. Один из циклов длится 420 дней, другой — от пяти или шести лет, третий составляет около 100-180 дней. Большинство циклов предсказуемы, но нынешнее потемнение не вписывается в эти общие правила.

Около 40 лет назад астрономы из Университета Вилланова начали систематические фотометрические измерения яркости Бетельгейзе. Данные фотометрии за последние 25 лет являются наиболее полными, и согласно этим данным, сегодня звезда является тусклой, как никогда. У ученых есть несколько версий происходящего, но пока ни одна не подтверждена с достаточной степенью достоверности.

Как и все звезды, Бетельгейзе генерирует тепло в своем ядре посредством синтеза. Тепло передается на поверхность конвекционным способом. Потоки, которые переносят тепло, называются конвективными ячейками, и именно их можно увидеть на поверхности в виде темных пятен.

Когда звезда вращается, эти ячейки вращаются внутри и вне поля зрения, что способствует наблюдаемой изменчивости Бетельгейзе. Конвективные ячейки могут быть массивными, тем более на поверхности такой огромной звезды, как Бетельгейзе.

Бетельгейзе, снятая с помощью комплекса радиотелескопов ALMA (2017)

В 2013 году ученые сообщили об обнаружении конвективных ячеек на Солнце, и они наблюдались месяцами. Возможно, нечто подобное может происходить с Бетельгейзе.

Также этот эпизод затемнения может быть связан не с самой звездой, а с облаками газа и пыли, скрывающими ее видимый свет. Бетельгейзе является красным сверхгигантом, со временем звезда сжигает больше топлива и теряет массу. По мере потери массы, ее гравитационное воздействие на внешних краях ослабевает, и газовые облака вырываются наружу. Не исключено, что затемнение связано именно с такими событиями.

Бетельгейзе находится на последнем этапе своей эволюции. Считается, что в ближайшие 100 000 лет звезда превратится в сверхновую. Когда это произойдет, Бетельгейзе станет третьим по яркости объектом на небе после Солнца и полной Луны. По некоторым оценкам, Бетельгейзе может даже превзойти Луну по светимости. Примерно через три года после взрыва, ее яркость снизится до нынешних показателей, а через шесть лет Бетельгейзе исчезнет.

https://nat-geo.ru/science/universe/zagadochnoe-zatuhanie-be...

В 2008 году огромная красная звезда в другой галактике достигла конца своей жизни. Такая тяжелая звезда, как эта, родившаяся с массой, в 25 раз превышающей массу Солнца, должна была погаснуть в огненной вспышке света, известной как сверхновая, в миллионы или миллиарды раз ярче нашего Солнца. Но этого не случилось. Вместо этого она сияла чуть-чуть, затем исчезала, возможно, оставив после себя черную дыру.

Никто никогда раньше не видел, чтобы одна из огромных красных звезд меняла яркость с такой небольшой амплитудой. Это был признак того, что жизнь и смерть этих звезд сложнее, чем это утверждали наши простейшие теории. "Это не удивительно", - говорит Стэн Вусли из Калифорнийского Университета в Санта-Крусе. На самом деле, открытие может помочь объяснить, почему массивные звезды в компьютерных моделях часто не взрываются.

Расширение и падение

Традиционная теория гласит, что почти все звезды, родившиеся более чем в восемь раз массивнее Солнца, взрываются как сверхновые. В молодости массивная звезда ярко-синяя. Ядерные реакции в ее ядре генерируют огромное количество энергии. При этом звезда остается горячей, так что давление газа выталкивается наружу и частично противодействует внутреннему притяжению гравитации звезды; так же, как и давление множества фотонов, выходящих из ядра звезды. Пока она генерирует энергию, звезда может находится в стабильном состоянии.

В конце концов, однако, гравитация всегда побеждает. На конечной стадии, когда у массивной звезды начинает кончаться топливо, она расширяется. Звезды, рожденные от восьми до 25 или 30 масс Солнца, расширяются настолько, что их поверхности охлаждаются, и звезды становятся красными супергигантами. Если бы Солнце было таким же большим, как самый большой красный супергигант, оно поглотило бы каждую планету от Меркурия до Юпитера. На этом этапе, согласно стандартным теориям, звезда истощает свое топливо, и ее ядро разрушается. Коллапс вызывает волну нейтрино. Эти призрачные частицы обычно беспрепятственно проходят сквозь материю, но при коллапсе ядра образуется столько нейтрино, что они взрываются от внешних слоев звезды, вызывая титанический взрыв сверхновой.

Действительно, астрономы видят множество взрывов сверхновых в других галактиках, часто в спиральных рукавах, где обитают массивные звезды. Поэтому преобладает мнение, что почти все звезды, рожденные при более чем восьми массах Солнца, взрываются как сверхновые.

Однако в течение десятилетий теоретики, такие как Вусли, пытались заставить эти массивные звезды взрываться в компьютерных моделях; вместо этого модельные звезды часто разрушаются под собственным весом. Исследователи часто полагали, что знаменитые слова Шекспира звучали здесь правдиво: вина не в наших звездах, а в нас самих. Теоретические модели могут не подражать экстремальным условиям в этих экстремальных звездах.

Проблема супергиганта

Но в последние годы наблюдения также начали наводить на мысль о том, что некоторые красные супергиганты на самом деле не становятся сверхновыми. Начиная с 1987 года, когда наблюдатели увидели сверхновую в Большом Магеллановом Облаке, соседней галактике. Астрономы смогли исследовать предвзрывоопасные изображения галактик и определить, какая из звезд взорвалась.

К настоящему времени, говорит Стивен Смартт из Королевского университета в Белфасте, астрономы провели 25 таких исследований звезд. Как и ожидалось, большинство обреченных звезд были красными супергигантами. Но они не охватывали весь диапазон массы от восьми до 30 солнц. "Мы почти не обнаружили звезд выше массы 17 Солнца (с рождения), - говорит Смартт, - и эти звезды должны быть самыми яркими, их легче всего найти на снимках". Он называет эту неудачу проблемой красного супергиганта . Смартт подозревает, что взрываются только нижние красные супергиганты. Красные супергиганты более высокой массы, рожденные при более чем 17 солнечных массах - не взрываются, их ядра тихо рушатся, превращаясь черные дыры.

Исчезнувший супергигант 2008 года, вероятный пример подобных явлений, говорит Смартт. Дом звезды - гиперактивная спиральная галактика в 25 миллионах световых лет от Земли под названием NGC 6946, которая печально известна своими сверхновыми солнечной массы. С 1917 по 2017 год наблюдатели видели там 10 взрывов сверхновых, больше, чем в любой другой галактике.

В то время никто не заметил исчезновения звезды. Однако в 2014 году Кристофер Кочанек и аспирантка Джилл Герке, оба из Университета штата Огайо в Колумбусе, изучали изображения галактик в очень высоком разрешении, которое позволяло обнаружить их отдельные звезды. Эти астрономы знали о проблеме красных супергигантов и о трудностях, с которыми теоретики столкнулись при попытке смоделировать взрывы этих звезд. Снимки галактик запечатлели миллион красных супергигантов, каждая из которых - потенциальная будущая сверхновая. Сравнивая изображения разных лет, астрономы надеялись поймать прямо противоположное: как красный супергигант выпадал из поля зрения, превращаясь в черную дыру.

"Это было очень красиво и чисто", - говорит Герке о событии 2008 года. "Там можно было увидеть звезду, и тогда было ясно видно, что, по крайней мере, по нашим данным, она больше не видна". Это до сих пор единственный случай, когда кто-либо видел, как звезда исчезает минуя стадию сверхновой.

Вусли, который не участвовал в открытии, называет это утверждение правдоподобным. Хотя звезда, вероятно, все еще могла бы сиять за густым облаком пыли, а звездный свет должен нагревать эту пыль и заставлять ее сильно светиться в инфракрасных длинах волн. Но такое свечение не было никем зафиксировано. Убедительного подтверждения смерти звезды ждет космический телескоп Джеймса Вебба - большой инфракрасный прибор, который НАСА планирует запустить в 2021 году.

Противоуглеродный

В 2019 году Тугулдур Сухбольд (Tuguldur Sukhbold) из Университета штата Огайо предложил объяснить, почему красные супергиганты нижней массы взрываются, а красные супергиганты верхней массы - нет: "Это, в конечном счете, следствие того, что углерод сгорает в массивной звезде", - говорит он. Его работа основана на признании четверть века назад, того что углерод горит по-разному в зависимости от того, с какой массой родилась массивная звезда .

Большую часть своей жизни массивная звезда преобразует водород в гелий в своем ядре, как это делает Солнце. Когда водород заканчивается, гелий воспламеняется, создавая углерод и кислород. А когда заканчивается гелий, звезда, отчаянно пытаясь удержать большой вес, стучит по углероду, превращая его в неон, натрий и магний.

Он горит при такой высокой температуре, что интенсивное тепло вырабатывает высокоэнергетические фотоны, которые могут превращаться в пары электронов и антиэлектронов. Обычно они уничтожают друг друга и могут производить нейтрино и антинейтрино, которые вылетают из звезды и лишают ее энергии. А также никак не влияют на удержание гравитационной стабильности звезды. Из-за потерь нейтрино, когда загорается углерод, звезде остается жить не более нескольких тысяч лет. В этот период звезда будет гореть еще более тяжелым топливом, пока у нее не закончатся все ресурсы. Последние реакции куют железо, что является тупиком, так как звезда больше не может выжимать энергию ядерного синтеза из железного ядра звезды. Не имея ничего, что могло бы поддержать стабильность процессов внутри звезды, ядро разрушается.

Взорвется ли звезда или не взорвется, зависит, прежде всего, от того, как она сожгла свой углерод в ядре, предлагает Сухбольд. "То, как происходит горение, меняет конечную структуру ядра звезды, - говорит он, - и изучая структуру ядра, можно сказать о том, что произойдет в конце, жизненного пути звезды". В нижнемассовых красных супергигантах углерод горит конвективно: Область горения пузырится и кипит, как восходящие и нисходящие потоки тепла газовых слоев вдали от ядра. Конвекция также пополняет центральную область звезды свежим углеродным топливом, тем самым продлевая эту стадию эволюции звезды и вызывая большие нейтринные потери. Следовательно, эти нижнемассовые красные супергиганты рождаются с компактными ядрами. Когда ядра разрушаются, образуя плотные звездные объекты, называемые нейтронными звездами, они отрываются от внешних слоев звезды во время вспышки сверхновой.

Однако в сверхмассивных красных супергигантах углерод не горит конвективно. Что в свою очередь ограничивает нейтринные потери и приводит к более протяженному ядру с плотным материалом вокруг него. Когда ядро разрушается, взрывная волна захлопывается в этой плотной оболочке, что сдерживает взрыв. Вместо того, чтобы создать сверхновую, звезда взрывается, образуя черную дыру.

Разделительная линия между двумя путями эволюции - масса звезды с рождения около 19 масс Солнца, вычисленная Сухбольдом - недалеко от наблюдательного определения Смартта. Учитывая неопределенности как в наблюдении, так и в теории, Сухбольд не видит конфликта теории и наблюдательных фактов. Фактически, он считает, что истинная разделительная линия может находиться где угодно между 16 и 20 массами Солнца. Более того, теория утверждает, что из этого правила должны быть исключения. Несколько звезд ниже этой массы могут не взорваться, а несколько звезд выше этой массы могут взорваться.

Это новое мышление меняет не только наше представление о жизни и смерти массивных звезд, но и расчеты того, насколько продуктивно они окропляли свои галактики новыми химическими элементами. В массивных звездах нейтроны медленно преобразуют ядра железа, с которыми родилась звезда, в более тяжелые элементы, такие как иттрий и цирконий. Но если звезды никогда не взрываются, эти элементы попадают в черную дыру, лишая галактики, насыщенного химическими элементами, потомства звезд.

Взорвется или нет?

Самый яркий красный супергигант видимый с Земли невооруженным глазом - Бетельгейзе, потрясающий звездный рубин в Орионе. Все остальные яркие звезды Ориона синие. Только Бетельгейзе стала красной, что означает, по общепринятой теории, что на одной из стадии своей эволюции она должна взорваться.

Или взорвется? "Мы не знаем, что сделает Бетельгейзе, и когда это произойдет", - говорит Вусли.

Ключевой определяющий фактор - масса рождения звезды. Никто не знает, это значение для Бетельгейзе, отчасти потому, что расстояние до звезды неопределенное. Это, в свою очередь, означает, что светимость звезды неопределенна, и астрономам необходимо знать светимость, чтобы сделать вывод о ее массе. Астроном Эдвард Гинан из университета Вилланова за пределами Филадельфии, штат Пенсильвания, который долгое время наблюдал за звездой, ставит ее массу при рождении где-то между 8 и 18 массами Солнца. Так что Бетельгейзе, вероятно, все-таки взорвется как сверхновая, и в этом случае она будет далеко затмевать ослепительную Венеру на нашем небе. Но если масса звезды при рождении близка к верхнему концу оценки Гинана, около 18 Солнца, то Бетельгейзе может взорваться только "внутри своего ядра".

Взрыв был бы намного менее зрелищным, и неудавшаяся сверхновая в NGC 6946 может проиллюстрировать то, что мы увидим. По мере того как звезда 2008 года умерла и стала черной дырой, она плавно сбросила свою внешнюю оболочку и выросла в 5 раз по ярости. Если Бетельгейзе последует этому примеру, ее яркость увеличится, но никогда не превысит яркости самой яркой звезды ночи - Сириуса. В этом случае Бетельгейзе исчезнет, оставив темное пятно в Орионе.

Тем временем команда Кочанека ищет вторую "неудачную сверхновую". "Это проект, который лучше всего сделать со стажем", - шутит он. С 2008 по 2019 год его команда наблюдала за 27 галактиками в пределах 35 миллионов световых лет от Земли. В этих галактиках восемь массивных звезд взорвались как сверхновые, в отличие от той, которая "потерпела неудачу".

Это всего лишь вопрос времени, думает он, и мы сможем увидеть, как еще одна большая красная звезда подмигнет и превратится в новорожденную черную дыру. Пролив свет, на все еще загадочные жизни массивных звезд.

Взято отсюда: https://www.pnas.org/content/117/3/1240?cct=1971

Перевод и редакция текста: Константин Радченко, для группы в вк: https://vk.com/openastronomy