БЕТЕЛГЕЙЗЕ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМИРАНЕ, СТРУКТУРА И СЪСТАВ - ARTE - 2025

Бетелгейзе е алфа звездата от съзвездието Орион, поради което се нарича още алфа Орионис. Това е звезда от червения супергигантски тип, най-големите звезди по обем, но не непременно най-масивните.

Въпреки че е алфа звездата на Орион, Бетелгейзе на пръв поглед не е най-ярката в съзвездието, тъй като Ригел - Бета Орионис - е този, който се откроява най-много. В инфрачервения и близкия червен спектър обаче Бетелгейзе е най-яркият факт, който е пряко свързан с повърхностната му температура.

Фигура 1. Съзвездие Орион и четири от основните му звезди, включително Бетелгейза. Източник: Pixabay

Тази звезда със сигурност е била наблюдавана от древни времена от първите хора, поради голямата си светимост. В ред на яркостта обикновено е десетата най-ярка на нощното небе и, както казахме, втората по яркост в съзвездието Орион.

Китайските астрономи през 1 век описват Бетелгейзе като жълта звезда. Но други наблюдатели като Птолемей го наричаха оранжево или червеникаво. Много по-късно, през 19 век, Джон Хершел забелязва, че яркостта му е променлива.

Това, което се случва е, че всички звезди се развиват, затова цветът им се променя с течение на времето, тъй като изхвърля газ и прах от най-повърхностните слоеве. Това също променя светимостта му.

Основни характеристики

Бетелгейзе е характерният пример за червена супергигантска звезда, които се характеризират с това, че имат спектрален тип К или М и светимост тип I.

Те са звезди с ниска температура; В случая на Betelgeuse се изчислява, че тя е около 3000 K. Температурата и цветът са свързани, например парче горещо желязо е червено горещо, но ако температурата се повиши, става бяла.

Въпреки че е само на 8 милиона години, Бетелгейзе еволюира бързо от основната последователност, тъй като ядреното му гориво е изтекло и набъбнало до сегашните си размери.

Тези гигантски звезди също имат променлива светимост. През последните години яркостта му намалява, което притесни научната общност, въпреки че напоследък се възстановява.

Ето основните му характеристики:

- Разстояние: Между 500 до 780 светлинни години.

- Маса: Между 17 и 25 слънчеви маси.

- Радиус: Между 890 до 960 слънчеви радиуса.

- Яркост: Между 90 000 до 150 000 слънчева яркост.

- Състояние на еволюцията: червен супергигант.

- Привидна величина: +0.5 (видимо) -3.0 (инфрачервена J диапазон) -4.05 (инфрачервена лента K).

- Възраст: Между 8 и 10 милиона години.

- Радиална скорост: +21.0 km / s

Бетелгейзе принадлежи към спектралния клас М, което означава, че температурата на неговата фотосфера е сравнително ниска. Той е класифициран като тип M1-2 Ia-ab.

В диаграмата на Йеркес за спектрална класификация наставката Ia-ab означава, че тя е супергигант на междинната светимост. Светлинният спектър на Бетелгейзе се използва като еталон за класификацията на други звезди.

Диаметърът на Бетелгейзе се изчислява между 860 и 910 милиона километра и това беше първата звезда, чийто диаметър беше измерен чрез интерферометрия. Този диаметър е сравним с този на орбитата на Юпитер, но той не е най-големият от червените супергиганти.

Въпреки големия си размер, той е само 10-20 пъти по-масивен от нашето Слънце. Но неговата маса е достатъчно голяма, за да може еволюцията на звездата да бъде бърза, тъй като животът на звездата е обратен на това квадрат от неговата маса.

Формиране и еволюция

Бетелгейзе, както всички звезди, започна като огромен облак от водороден газ, хелий и космически прах с други химически елементи, който се кондензира около централна точка и повишава плътността на масата му.

Има доказателства, че това е така при формирането на звездни струпвания, разположени обикновено в мъглявините, съставени от студена, рядка междузвездна материя.

Фигура 2. Мъглявина IC396 с многобройни звезди в етап на формиране. Изображението е направено в инфрачервено, тъй като видимият спектър се абсорбира от мъглявината. Източник: НАСА / Спицер.

Образуването на звезда, нейният живот и нейната смърт е вечна битка между:

• Гравитационното привличане, което има тенденция да кондензира цялата материя в една точка и
• Индивидуалната кинетична енергия на всяка частица, която заедно упражнява налягането, необходимо за избягване и разширяване от точката на привличане.

Докато оригиналният облак се свива към центъра, се образува протостар, който започва да излъчва радиация.

Гравитационното привличане кара атомните ядра да придобиват кинетична енергия, но когато бъдат спрени в най-плътния център на протостар, те излъчват електромагнитно излъчване и по този начин започват да светят.

Когато се достигне точката, в която водородните ядра са така плътно опаковани и придобият достатъчно кинетична енергия, за да преодолеят електростатичното отблъскване, силната атрактивна сила започва да действа. Тогава става сливането на ядрата.

При ядрен синтез на водородни ядра се образуват хелиеви и неутронни ядра с огромни количества кинетична енергия и електромагнитно излъчване. Това се дължи на загубата на маса при ядрената реакция.

Това е механизмът, който противодейства на гравитационното компресиране на звезда, чрез кинетично налягане и радиационно налягане. Докато звездата е в това равновесие, се казва, че е в основната последователност.

Сцената на червения гигант

Описаният по-горе процес не трае вечно, поне за много масивни звезди, тъй като, тъй като водородът се превръща в хелий, горивото се изчерпва.

По този начин налягането, което противодейства на гравитационния срив, намалява и следователно ядрото на звездата се уплътнява, в същото време външният слой се разширява и част от най-енергичните частици избягат в космоса, образувайки прашен облак, обграждащ звездата.

Когато това се случи, състоянието на червения гигант е достигнато и това е случаят с Бетелгейзе.

Фигура 3. Бетелгейзе, червен супергигант с размер от 800 слънца до 130 парсека в съзвездието Орион, показва своя звезден диск. (Източник: HST).

При звездната еволюция масата на звездата определя времето на живота и смъртта.

Супергигант като Бетелгейзе има кратък период на живот, преминавайки през основната последователност много бързо, докато по-малко масивните червени джуджета блестят скромно в продължение на милиони години.

Смята се, че Бетелгейзе е на 10 милиона години и се смята за последен етап от своя еволюционен цикъл. Смята се, че след 100 000 години жизненият му цикъл ще приключи с голяма експлозия на свръхнови.

Структура и състав

Бетелгейзе има плътно ядро, заобиколено от мантия и атмосфера, което е 4,5 пъти повече от диаметъра на земната орбита. Но през 2011 г. беше открито, че звездата е заобиколена от огромна мъглявина от материал, произхождащ от самата нея.

Мъглявината, която заобикаля Бетелгейзе, се простира на 60 милиарда километра от повърхността на звездата, това е 400 пъти повече от орбиталния радиус на Земята.

В последните си етапи червените великани изхвърлят материал в заобикалящото пространство, огромно количество за сравнително кратко време. Очаква се Бетелгейзе да хвърли еквивалента на масата на Слънцето само за 10 000 години. Това е само миг в звездно време.

По-долу е изображение на звездата и нейната мъглявина, получено с телескопа VLT, разположен в Серо Паранал, Антофагаста, Чили от ESO (Европейска организация за астрономически изследвания в Южното полукълбо).

На фигурата централният червен кръг е правилно звездата Бетелгейзе, с диаметър четири и половина повече от земната орбита. Тогава черният диск съответства на много ярка зона, която беше замаскирана, за да ни позволи да видим мъглявината, която заобикаля звездата, която, както беше казано, се простира до 400 пъти по-голям от орбиталния радиус на Земята.

Това изображение е направено в инфрачервения диапазон и оцветено, така че различните региони да бъдат видими. Синьото отговаря на най-късите дължини на вълната, а червеното - на най-дългите.

Фигура 4. Малкият червен кръг в центъра е звездата Бетелгейзе, черният кръг е маскирането на изключително светла зона. Около черния кръг можете да видите мъглявината, съставена от материала, изхвърлен от звездата. (Източник: ESO-VLT)

Елементите, присъстващи в Бетелгейзе

Както всички звезди, Бетелгейзе е съставен главно от водород и хелий. Въпреки това, тъй като е звезда в последните си фази, вътре започва да синтезира други по-тежки елементи от периодичната таблица.

Наблюденията на мъглявината около Бетелгейзе, съставена от материал, хвърлен от звездата, показват наличието на силициев прах и алуминий. Този материал е това, което съставлява повечето скалисти планети, като Земята.

Това ни казва, че в миналото са съществували милиони звезди, подобни на Бетелгейзе, осигуряващи материала, съставляващ скалистите планети в нашата Слънчева система, включително Земята.

Затихване на Betelgeuse

В последно време Бетелгейзе е новина в международната преса, тъй като в началото на октомври 2019 г. светлината му започна да намалява значително, само за няколко месеца.

Например за януари 2020 г. яркостта му намалява с коефициент 2,5. До 22 февруари 2020 г. обаче той спря да затъмнява и започна да възвръща яркостта си.

Това се отнася до видимия спектър, но в инфрачервения спектър яркостта му е останала доста стабилна през последните 50 години, което кара астрономите да мислят, че това не е изменение на светлината, като това, което се случва в етапите, водещи до експлозия на свръхнова.

Напротив, става въпрос за поглъщането и разпръскването на видимата лента на електромагнитния спектър, дължаща се на праховия облак, който самата звезда е изгонила.

Този прашен облак е прозрачен за инфрачервено, но не и за видимия спектър. Явно гъстият облачен прах, заобикалящ звездата, бързо се отдалечава от нея, така че рамото на Орион, митологичният ловец, със сигурност ще остане в небето много по-дълго.

Препратки

1. Astronoo. Бетелгейзе. Възстановено от: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Космосът: Астрономията през новото хилядолетие. Трето издание. Thomson-Brooks / Cole.
3. Семена, М. 2011. Основи на астрономията. Седмо издание. Учене в Cengage.
4. Отворете прозореца. Връзка между масите и светимостта. Възстановено от: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Бетелгейзе. Възстановено от: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Звездна асоциация Orion OB1. Възстановено от: es.wikipedia.com