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

Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Обвал на 30-50%: что останется от российского авторынка к концу года Обвал на 30-50%: что останется от российского авторынка к концу года

PwC прогнозирует сокращение продаж новых легковых автомобилей в России

Forbes
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
Изобретательность не спасла птиц от инвазивных видов и человека Изобретательность не спасла птиц от инвазивных видов и человека

Однако от угроз со стороны инвазивных видов и от чрезмерной охоты они не спасают

N+1
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Главкосмос посчитал, сколько реально стоят ракеты SpaceX Главкосмос посчитал, сколько реально стоят ракеты SpaceX

Примерная разница в стоимости запусков ракет частной космической компании SpaceX

Популярная механика
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат

Все самое интересное из мира красоты в этом материале

РБК
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Самый народный генерал и примерный семьянин. Главные роли Алексея Булдакова Самый народный генерал и примерный семьянин. Главные роли Алексея Булдакова

Цитаты персонажей Алексея Булдакова навсегда ушли в народ

Cosmopolitan
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Топливо больших скоростей Топливо больших скоростей

Прогресс привнес новейшие технологии в систему обеспечения лайнеров топливом

Популярная механика
Наследник без престола Наследник без престола

Долгие годы Павел ждал корону, являясь законным наследником трона

Дилетант
Уме Турман - 50! Авария, преследование и другие подробности ее насыщенной жизни Уме Турман - 50! Авария, преследование и другие подробности ее насыщенной жизни

Вспоминаем интересные моменты из насыщенной биографии Умы Турман

Cosmopolitan
Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
«Мама танцует, а у меня конференц-колл»: истории топ-менеджеров, которые самоизолировались с родителями «Мама танцует, а у меня конференц-колл»: истории топ-менеджеров, которые самоизолировались с родителями

Как оставаться независимым и продуктивным, если вернулся в родительский дом

Forbes
На границе двух миров На границе двух миров

Порой они кажутся стражами, охраняющими прибрежную полоску песка

Наука и жизнь
Омолодились: ДиКаприо, Деймон и другие актеры, сыгравшие юных персонажей в кино Омолодились: ДиКаприо, Деймон и другие актеры, сыгравшие юных персонажей в кино

Тенденция приглашать 30-летних на роль подростков зародилась довольно давно

Cosmopolitan
Как итальянцы сделали кабриолет из прототипа «вазовской» копейки Как итальянцы сделали кабриолет из прототипа «вазовской» копейки

Думаешь, перед тобой «Жигули»? Давай подумаем еще…

Maxim
Система безопасности Система безопасности

Почему мы все так по-разному ведем себя во время пандемии?

Лиза
Названы продукты, которые нельзя греть в микроволновке Названы продукты, которые нельзя греть в микроволновке

Какие продукты нельзя не только готовить, но и подогревать в микроволновке

Популярная механика
«Я не люблю быть там, где меня не ждут» «Я не люблю быть там, где меня не ждут»

Полина Максимова о работе в новом сериале, любви и Егоре Криде

OK!
Пища для ума Пища для ума

Мечту есть что хочется и не толстеть можно воплотить

Cosmopolitan
Человечество и пандемия: подготовила ли нас эволюция? Человечество и пандемия: подготовила ли нас эволюция?

Настроены ли мы психологически на борьбу с эпидемиями

Psychologies
Детективы на дом: организатор детских научных лекций из-за пандемии переключился на рассылку наборов опытов и квестов Детективы на дом: организатор детских научных лекций из-за пандемии переключился на рассылку наборов опытов и квестов

Симбиоз онлайн-квестов и офлайн-экспериментов даёт около трети оборота компании

VC.RU
Алексей Щербаков: «Я злой, хороший, неприятный человек» Алексей Щербаков: «Я злой, хороший, неприятный человек»

Алексей Щербаков о том, изменили ли его деньги, о феминизме и успехе

Esquire
Виражи судьбы Виражи судьбы

О судьбе Владимира Киселёва — парадоксальной, динамичной, успешной

OK!
Как спасти кожу рук после использования санитайзеров Как спасти кожу рук после использования санитайзеров

Как помочь коже рук оставаться мягкой и здоровой

Psychologies
Как новенькая! Как новенькая!

Простые способы, которые запустят процесс очищения и омоложения организма

Лиза
Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти

Как бы жутко это не прозвучало, но после смерти тело продолжает жить

Популярная механика
Открыть в приложении