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

Конец эпохи Аресибо Конец эпохи Аресибо

Cамый известный в мире радиотелескоп разрушился

Наука и жизнь
Дев Патель, Маниш Дайал, Навин Эндрюс — самые красивые индийские актеры Дев Патель, Маниш Дайал, Навин Эндрюс — самые красивые индийские актеры

Индийцы уже давно покоряют Голливуд

Cosmopolitan
Слайд-шоу Слайд-шоу

Новые разработки и прототипы

Популярная механика
«Мечта о Просвещении. Рассвет философии Нового времени» «Мечта о Просвещении. Рассвет философии Нового времени»

Отрывок, посвященный философской системе Готфрида Вильгельма Лейбница

N+1
«Как прекрасен жёлтый цвет!» «Как прекрасен жёлтый цвет!»

Период цветения первоцветов очень краток. Не пропустите «жёлтую» весну!

Наука и жизнь
Тревожная мать Тревожная мать

Увлечение материнскими форумами породили «синдром тревожной матери»

Здоровье
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
Магнитные наночастицы отрегулировали работу надпочечников крыс Магнитные наночастицы отрегулировали работу надпочечников крыс

Через термочувствительные каналы

N+1
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Всё опять вернётся Всё опять вернётся

Жизнь в Пуэрто-Рико вошла в привычное русло после урагана

Robb Report
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Сложно, но можно. Как помочь своему ребенку стать предпринимателем Сложно, но можно. Как помочь своему ребенку стать предпринимателем

Подробная инструкция как это сделать, если вы решились

Forbes
Электроны и котики Электроны и котики

Электроны и котики

Наука и жизнь
«Сидеть на месте – не моё» «Сидеть на месте – не моё»

Наша героиня советует найти врача, который разгадает квест с вашим весом

Худеем правильно
90 минут и шесть миллионов жизней 90 минут и шесть миллионов жизней

На Ванзейской конференции был согласован план «решения еврейского вопроса»

Дилетант
Родите – пройдёт: как и почему женщин отказываются лечить Родите – пройдёт: как и почему женщин отказываются лечить

Женщины вовремя обращаются к врачам, но все равно позже получают верный диагноз

Cosmopolitan
Семейство мико Семейство мико

Мико — очаровательные родственники больших обезьян

Наука и жизнь
Яркость новой V906 Киля объяснили ударным происхождением Яркость новой V906 Киля объяснили ударным происхождением

Большая часть излучения при вспышках новых звезд — выделение энергии

N+1
Что с ними стало: судьба главных секс-символов советского кино Что с ними стало: судьба главных секс-символов советского кино

Как сложилась судьба самых сексуальных актрис советского кинематографа?

Cosmopolitan
3 причины смотреть и 3 причины не смотреть боевик «Эвакуация» с Крисом Хемсвортом 3 причины смотреть и 3 причины не смотреть боевик «Эвакуация» с Крисом Хемсвортом

Стоит ли смотреть новый боевик с Крисом Хемсвортом «Эвакуация»?

Maxim
Терагерцовый лазер помог снять спектр тримера воды в области низких частот Терагерцовый лазер помог снять спектр тримера воды в области низких частот

Ученые зарегистрировали спектр тримера воды в низкочастотном диапазоне

N+1
Новая реальность: каким будет мир во время карантина и после него Новая реальность: каким будет мир во время карантина и после него

О том, насколько важно принять ситуацию с карантином и как не сойти с ума

РБК
Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома

Как посмотреть на основные достопримечательности мира не выходя из дома

Популярная механика
Звезда «Мальчишника в Вегасе» Эд Хелмс — о великом сериале «Сайнфелд», который помогает ему справиться со стрессом на карантине Звезда «Мальчишника в Вегасе» Эд Хелмс — о великом сериале «Сайнфелд», который помогает ему справиться со стрессом на карантине

«Сайнфелду» — ситком конца 1980-х, из концепции которого выросли «Друзья»

Esquire
Как австрийский продавец мороженого стал миллиардером благодаря крохотной батарейке для AirPods за €5 Как австрийский продавец мороженого стал миллиардером благодаря крохотной батарейке для AirPods за €5

Как Майкл Тойнер превратил $40 млн в десятизначное состояние

Forbes
Цветы, декор и профессия мечты Цветы, декор и профессия мечты

Декоратор Мария Герман о том, как совместить красоту и бизнес

Cosmopolitan
«Противоестественно неженственные»: Оксана Акиньшина высказалась о феминистках «Противоестественно неженственные»: Оксана Акиньшина высказалась о феминистках

Оксана Акиньшина рассказала о своем отношении к движению за права женщин

Cosmopolitan
Растения предотвратили дисбиоз в своих листьях Растения предотвратили дисбиоз в своих листьях

У растений существует иммунный механизм защиты от протеобактерий

N+1
Поле битвы — Facebook Поле битвы — Facebook

Как громить диванные войска?

GQ
Границы открыты! Границы открыты!

Какие профессии будут востребованы в будущем

Лиза
Открыть в приложении