БЕТЕЛЬГЕЙЗЕ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМУВАННЯ, СТРУКТУРА ТА СКЛАД - АРТЕ - 2025

Бетельгейзе - альфа-зірка сузір’я Оріона, саме тому її ще називають альфа-Оріоніс. Це зірка червоного надгігантського типу, найбільші за обсягом зірки, але не обов'язково наймасовіші.

Незважаючи на те, що є альфа-зіркою Оріона, Бетельгейзе на перший погляд не найяскравіший у сузір’ї, оскільки Рігель -бета Оріоніс - той, який найбільше виділяється. Однак в інфрачервоному та ближньому червоному спектрах Бетельгейзе є найяскравішим, що безпосередньо пов’язане з його поверхневою температурою.

Малюнок 1. Сузір'я Оріона та чотири його основні зірки, включаючи Бетельгейзе. Джерело: Pixabay.

Ця зірка, безперечно, спостерігалася з давніх часів першими людьми, завдяки її великій світності. У порядку яскравості це, як правило, десяте найяскравіше на нічному небі і, як ми вже говорили, друге за яскравістю в сузір’ї Оріон.

Китайські астрономи в 1 столітті описали Бетельгейзу як жовту зірку. Але інші спостерігачі, такі як Птолемей, називали це помаранчевим або червонуватим. Набагато пізніше, протягом 19 століття, Джон Гершель зауважив, що яскравість його змінюється.

Що відбувається, так це те, що всі зірки еволюціонують, тому їх колір з часом змінюється, оскільки він виганяє газ і пил з самих поверхневих шарів. Це також змінює його світність.

Загальна характеристика

Бетельгейзе - характерний приклад червоної надгігантської зірки, для якої характерно наявність спектрального типу K або M та світність типу I.

Вони є низькотемпературними зірками; У випадку Бетельгейзе підраховується, що вона становить близько 3000 К. Температура і колір пов'язані, наприклад, шматок гарячого заліза червоно гарячий, але якщо температура збільшується, він стає білим.

Незважаючи на те, що йому було всього 8 мільйонів років, Бетельгейзе швидко розвинулася з основної послідовності, оскільки її ядерне паливо виснажилося і набуло до теперішніх розмірів.

Ці гігантські зірки також мають змінну освітленість. В останні роки її яскравість зменшилася, що хвилювало наукове співтовариство, хоча останнім часом воно одужує.

Ось його основні характеристики:

- Відстань : від 500 до 780 світлових років.

- Маса : Від 17 до 25 сонячних мас.

- Радіус : від 890 до 960 сонячних радіусів.

- Яскравість : від 90 000 до 150 000 сонячної яскравості.

- Еволюція : червоний надгігант.

- Видима величина : +0,5 (видима) -3,0 (ІЧ-діапазон J) -4,05 (інфрачервона діапазон K).

- Вік : від 8 до 10 мільйонів років.

- Радіальна швидкість : +21,0 км / с

Бетельгейзе належить до спектрального класу М, що означає, що температура його фотосфери є відносно низькою. Його класифікують як тип M1-2 Ia-ab.

На діаграмі Йеркеса спектральної класифікації суфікс Ia-ab означає, що він є надгігантом проміжної освітленості. Світловий спектр Бетельгейзе використовується як орієнтир для класифікації інших зірок.

Діаметр Бетельгейзе оцінюється в межах від 860 до 910 мільйонів кілометрів, і це була перша зірка, діаметр якої вимірювався інтерферометрією. Цей діаметр можна порівняти з орбітою Юпітера, проте він не є найбільшим із червоних надгігантів.

Незважаючи на великі розміри, він лише в 10-20 разів масивніший, ніж наше Сонце. Але його маса досить велика, щоб еволюція його зірки була швидкою, оскільки час життя зірки є зворотним квадрат його маси.

Становлення та еволюція

Бетельгейзе, як і всі зірки, починався як величезна хмара газоподібного водню, гелію та космічного пилу з іншими хімічними елементами, які поступово конденсувалися навколо центральної точки і збільшували його масову щільність.

Є дані про те, що саме так утворюються зіркові скупчення, зазвичай розташовані в межах туманностей, що складаються з холодної, розрідженої міжзоряної речовини.

Рисунок 2. Туманність IC396 з численними зірками у стадії формування. Зображення було зроблено інфрачервоним, оскільки видимий спектр поглинається туманністю. Джерело: NASA / Spitzer.

Становлення зірки, її життя та її смерть - це вічний бій між:

• Гравітаційне тяжіння, яке має тенденцію конденсувати всю речовину в одну точку і
• Індивідуальна кінетична енергія кожної частинки, яка разом чинить тиск, необхідний для виходу та розширення з точки потягу.

Коли первісна хмара скорочується до центру, утворюється протостар, який починає випромінювати випромінювання.

Гравітаційне тяжіння змушує атомні ядра набувати кінетичної енергії, але, зупинившись у найгустішому центрі протостар, вони випромінюють електромагнітне випромінювання і, таким чином, починають світити.

Коли буде досягнута точка, коли ядра водню настільки щільно упаковані і набувають достатньої кінетичної енергії для подолання електростатичного відштовхування, починає діяти сильна приваблива сила. Потім відбувається злиття ядер.

При ядерному синтезі ядер водню утворюються ядра гелію та нейтронів з величезною кількістю кінетичної енергії та електромагнітного випромінювання. Це пов’язано із втратою маси в ядерній реакції.

Це механізм, який протидіє гравітаційному стисненню зірки, через кінетичний тиск і тиск випромінювання. Поки зірка знаходиться в цій рівновазі, вона, як кажуть, знаходиться в основній послідовності.

Етап червоного гіганта

Описаний вище процес не триває вічно, принаймні для дуже масивних зірок, оскільки у міру перетворення водню в гелій паливо виснажується.

Таким чином, тиск, що протидіє гравітаційному колапсу, зменшується, і тому серцевина зірки ущільнюється, в той же час, коли зовнішній шар розширюється, і частина частинок, найбільш енергійних, вибігає в космос, утворюючи хмара пилу, що оточує зірку.

Коли це відбувається, статус червоного гіганта досягнуто, і це стосується Бетельгейзе.

Малюнок 3. Бетельгейзе, червоний супергігант розміром від 800 сонців до 130 парсексів у сузір’ї Оріон, показує свій зоряний диск. (Джерело: HST).

У зоряній еволюції маса зірки визначає час життя та смерті.

У надгіганта, як у Бетельгейзе, короткий термін життя, проходить через основну послідовність дуже швидко, тоді як маленькі масивні червоні гноми скромно сяють мільйони років.

Оцінюється, що Бетельгейзе становить 10 мільйонів років і вважається на завершальній стадії свого еволюційного циклу. Вважається, що через 100 000 років його життєвий цикл закінчиться великим вибухом наднової.

Будова та склад

У Бетельгейзе є щільне ядро, оточене мантією та атмосферою, що в 4,5 рази більше діаметра земної орбіти. Але в 2011 році було виявлено, що зірку оточує величезна туманність матеріалу, що походить від неї самої.

Туманність, яка оточує Бетельгейзе, простягається на 60 мільярдів кілометрів від поверхні зірки, це в 400 разів більше орбітального радіуса Землі.

На своїх останніх стадіях червоні гіганти викидають матеріал у навколишній простір, величезну кількість за порівняно короткий час. За оцінками, Бетельгейзе скидає еквівалент маси Сонця всього за 10 000 років. Це просто мить у зоряний час.

Нижче - зображення зірки та її туманності, отримані телескопом VLT, розташованим в Серро Паранал, Антофагаста, Чилі, ESO (Європейська організація астрономічних досліджень у Південній півкулі).

На малюнку центральне червоне коло належить зірці Бетельгейзе, діаметром у чотири з половиною більше від орбіти Землі. Тоді чорний диск відповідає дуже яскравій області, яка була замаскована, щоб ми могли бачити туманність, яка оточує зірку, яка, як було сказано, простягається до 400 разів більше орбітального радіуса Землі.

Це зображення було зроблено в інфрачервоному діапазоні та забарвлене, щоб можна було побачити різні регіони Синій відповідає найкоротшій довжині хвилі, а червоний - найдовшій.

Малюнок 4. Маленьке червоне коло в центрі - це зірка Бетельгейзе, чорне коло - маскування надзвичайно яскравої області. Навколо чорного кола видно туманність, складену з матеріалу, викинутого зіркою. (Джерело: ESO-VLT)

Елементи, присутні в Бетельгейзе

Як і всі зірки, Бетельгейзе складається переважно з водню та гелію. Однак, оскільки вона є зіркою в її завершальних фазах, всередині вона починає синтезувати інші важчі елементи з періодичної таблиці.

Спостереження туманності навколо Бетельгейзе, складеної з матеріалу, викинутого зіркою, свідчать про наявність кремнеземного пилу та глинозему. Цей матеріал є тим, що складає більшість скелястих планет, як Земля.

Це говорить нам про те, що в минулому існували мільйони зірок, схожих на Бетельгейзе, які забезпечували матеріал, який складав скельні планети нашої Сонячної системи, включаючи Землю.

Ослаблення Бетельгейзе

Останнім часом Бетельгейзе - новина в міжнародній пресі, оскільки на початку жовтня 2019 року її світло почало помітно згасати лише за кілька місяців.

Наприклад, за січень 2020 року яскравість його зменшилася в 2,5 раза. Однак до 22 лютого 2020 року вона припинила тьмяність і почала повертати собі яскравість.

Це стосується видимого спектру, проте в інфрачервоному спектрі його яскравість залишалася досить стабільною протягом останніх 50 років, що змушує астрономів думати, що це не легке зміна, як те, що відбувається в етапи, що призводять до вибуху наднової.

Навпаки, мова йде про поглинання та розсіювання видимої смуги електромагнітного спектру, обумовлену хмарою пилу, яку вигнала сама зірка.

Ця хмарна пил прозора для інфрачервоного зв'язку, але не для видимого спектру. Мабуть, густа пилова хмара, що оточує зірку, швидко віддаляється від неї, тож плече Оріона, міфологічного мисливця, напевно залишиться на небі набагато довше.

Список літератури

1. Astronoo Бетельгейзе. Відновлено з: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Космос: Астрономія в новому тисячолітті. Третє видання. Томсон-Брукс / Коул.
3. Насіння, М. 2011. Основи астрономії. Сьоме видання. Cengage Learning.
4. Відкрити вікно. Взаємозв'язок масовості і світності. Відновлено з: media4.obspm.fr
5. Вікіпедія. Бетельгейзе. Відновлено з: es.wikipedia.com
6. Вікіпедія. Зоряна асоціація Orion OB1. Відновлено з: es.wikipedia.com