Солнце и бетельгейзе соотношение


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.

Источник: pikabu.ru

Звезда Бетельгейзе

Звезда Бетельгейзе — красный сверхгигант. В переводе с арабского языка — «Байт Аль Джаузза», что означает «Рука Центрального». Является одной из самых больших звезд известных астрономам. Вторая по яркости звезда в созвездии Ориона после Ригеля. Расстояние от нашей планеты до звезды 650 световых лет. Напомним что световой год – это расстояние которое луч света проходит за 365 дней и равен 9 460 730 472 580 820 метрам. Теперь вы примерно можете представить себе насколько велико расстояние между планетами и звездами.

Если сравнить Бетельгейзе с нашим Солнцем, то окажется что диаметр звезды больше Солнца в 1000 раз и ярче его в 100 тысяч раз. Масса звезды больше массы Солнца в 17 раз и в 300 миллионов раз больше по объему.


Звезда Бетельгейзе

Бетельгейзе испускает струи газа, длина которых в шесть раз превышает размер самой звезды. Это видео поможет оценить соотношение размеров нашего Солнца и красных сверхгигантов:

Также за время наблюдения было замечено, что диаметр звезды уменьшается. С 1993 года и до 2011 года он уменьшился с 5,5 до 4,5 астрономических единиц. При этом на яркость звезды это уменьшение никак не повлияло.

На ночном небе будет девятой по степени яркости звездой. По догадкам ученых возраст звезды не превышает 10 миллионов лет. Нашему солнце для примера уже около 4,57 миллиарда лет.


Но век сверхгигантов не долог в отличие от желтых карликов, коим является наше Солнце. И видимо очень скоро Бетельгейзе погибнет, взорвавшись и превратившись в сверхновую. Так как свет от Бетельгейзе доходит до нас через 650 световых лет, есть мнение отдельных ученых о том, что она уже взорвалась и свет взрыва достигнет Земли в 2012 году.

К нашей общей радости звезда находится на значительном расстоянии от нашей Солнечной системы и людям практически ничего не угрожает. Возможен выход из строя электроники на Земле и у орбитальных спутников. Пройдет невиданные до сих пор Северные Сияния, и уменьшение озонового слоя. После взрыва звезды в небе появиться второе “Солнце” которое в течении нескольких недель создаст эффект белых ночей в некоторых частях земного шара. Затем через несколько лет оно угаснет и превратиться в туманность по типу Крабовидной.

Источник: spaceon.ru

Бетельгейзе (α Ориона) — яркая звезда в созвездии Ориона. Красный сверхгигант, полуправильная переменная звезда, блеск которой изменяется от 0,2 до 1,2 звёздной величины и в среднем составляет около 0,7m. Красный цвет звезды, легко заметный при наблюдениях невооружённым глазом, соответствует показателю цвета B-V = 1,86m. Минимальная светимость Бетельгейзе больше светимости Солнца в 80 тысяч раз, а максимальная — в 105 тысяч раз. Расстояние до звезды составляет, по разным оценкам, от 495 до 640 световых лет. Это одна из крупнейших среди известных астрономам звёзд: если её поместить на место Солнца, то при минимальном размере она заполнила бы орбиту Марса, а при максимальном — достигала бы орбиты Юпитера.


Угловой диаметр Бетельгейзе, по современным оценкам, составляет около 0,055 угловых секунд. Если принять расстояние до Бетельгейзе равным 570 световых лет, то её диаметр будет превышать диаметр Солнца примерно в 950—1000 раз. Масса Бетельгейзе составляет приблизительно 17 солнечных масс.

Сравнение размеров Солнца и звезд
Сравнение размеров Солнца и Бетельгейзе

Предположительно название произошло от искаженного арабского «Йад аль Джауза» («рука близнеца» или даже его «подмышка»), которое в средневековой латыни из-за ошибки переписчика, не владевшего тонкостями перевода с арабского трансформировалось сначала в Bedalgeuze, а затем постепенно в ныне известное Бетельгейзе.

Не стоит путать современное созвездие Близнецов с арабским. Орион, в котором и находится Бетельгейзе, был у арабов частью Близнецов.


Бетельгейзе (отмечена стрелкой) в Орионе
Бетельгейзе (отмечена стрелкой) в Орионе

Интересен тот факт, что за 16 лет наблюдений начиная с 1993 года радиус Бетельгейзе уменьшился аж на 15 процентов, при этом ее яркость не изменилась. Ученые пока не дают однозначного ответа почему это произошло. Выдвигаются версии как о неточностях наблюдений звезды, так и в том, что возможно она имеет неправильную форму и попросту за время наблюдений повернулась к нам другим боком. Поскольку Бетельгейзе отдалена от Солнца приблизительно аж на 570 световых лет, то более точных данных о ее характеристиках в данный момент собрать не представляется возможным.

Будущее звезды тоже весьма туманно. Возможно ее ждет участь сверхновой, а быть может этому красному сверхгиганту повезет и она сбросит оболочку в виде планетарной туманности, а сама превратится в белый карлик. Если же звезде суждено взорваться, то на Земле в течении несколько месяцев будет наблюдаться сверхновая по яркости сопоставимая с Луной, а затем звезда навсегда исчезнет для землян, но спустя столетия на этом месте станет видна туманность.

Однако если один из полюсов Бетельгейзе указывает на Землю, будут более ощутимые воздействия. На Землю будет направлен поток гамма-лучей и других космических частиц. Будут наблюдаться сильные полярные сияния и возможно ощутимое уменьшение количества озона в озоновом слое с последующим неблагоприятным воздействием на жизнь на планете. В случае такой ориентации по отношению к солнечной системе вспышка также будет во много раз ярче, чем если ось звезды направлена в сторону от нас.

В 1980 году Шу-жэнь, Цзяньминь и Цзинь-и во время раскопок нашли китайские отчёты, датированные I веком до н. э., из которых следует, что цвет Бетельгейзе — белый или жёлтый. При этом Птолемей в 150 году н. э. описывает, что это красная звезда. Фан Личжи, китайский астрофизик, предположил, что Бетельгейзе, возможно, превратилась в красную гигантскую звезду в то время. Известно, что звёзды меняют свой цвет от белого к жёлтому и далее к красному после того, как израсходуют водород в своих ядрах. Шу-жэнь предположил, что Бетельгейзе, возможно, изменила свой цвет, когда сбросила оболочку из пыли и газа, которая заметна даже теперь и всё ещё расширяется. Таким образом, если их версия верна, маловероятно, что Бетельгейзе скоро станет сверхновой звездой, потому что звезда обычно остаётся красным гигантом десятки тысяч лет.

http://astrogalactica.ru

Источник: astrofishki.net

Одна из ярчайших звезд северного неба — Бетельгейзе — в последние несколько недель непрерывно тускнеет, и сейчас ее яркость упала до минимального уровня за последние полвека, то есть за всю историю наблюдений с помощью электронных приемников излучения. Означает ли это, что вскоре эта звезда взорвется как сверхновая, и что будет с Землей, если это произойдет, редакция N + 1 спросила у астронома Сергея Ламзина, ведущего научного сотрудника Астрономического института имени Штернберга (ГАИШ МГУ).

Долгий путь в правый верхний угол

Звезды — относительно простые астрономические объекты. Это, грубо говоря, гигантские шары из водорода с примесью гелия и некоторого количества более тяжелых элементов, где идут термоядерные реакции. Как именно они будут себя вести и какой будет их конечная судьба, зависит от массы.

Если масса звезды меньше десяти масс Солнца, ее жизнь кончается более или менее спокойно. Она превращается в красный гигант (с Солнцем это произойдет примерно через пять миллиардов лет), то есть раздувается, сбрасывает внешнюю оболочку, а внутреннее ядро, наоборот, сжимается, превращается в белый карлик. Это спокойный процесс, не сопровождаемый катаклизмами.

Звезды более массивные, чем десять масс Солнца, погибают в результате катастрофического взрыва и превращаются в нейтронную звезду или черную дыру, либо вообще перестают существовать как единый объект.

Жизнь звезды — это в основном цепочка смены типов термоядерных реакций, точнее, смены основного типа горючего. На первой стадии, когда звезда формируется из газового облака, температура в ее ядре поднимается до нескольких миллионов градусов, и начинаются реакции превращения водорода в гелий.

Водород — самый обильный элемент во Вселенной и как ядерное горючее — самое калорийное. Пока горит водород, звезда находится на основном этапе своей жизни, занимающем примерно 90 процентов времени ее существования. Его еще называют этапом главной последовательности — поскольку звезды на этой стадии жизни образуют характерную диагональную линию на диаграмме Герцшпрунга-Рассела, она же «диаграмма спектр-светимость».

Когда водород выгорает, звезды сходят с главной последовательности, и их дальнейшая судьба зависит от массы. У звезд с массой от 0,8 до 8-10 масс Солнца после выгорания водорода в ядре это самое ядро начинает сжиматься и нагревается до температуры в 100 миллионов градусов. Тогда в нем начинается реакция превращения гелия в углерод — реакция слияния трех альфа-частиц в ядро углерода.

В этом случае внешняя оболочка звезды раздувается и появляется красный гигант — это ветвь вправо в середине главной последовательности. Эта стадия проходит примерно в 10 раз быстрее, чем стадия горения водорода, то есть этот этап занимает 10 процентов времени жизни звезды.

Затем, после выгорания гелия, сверхплотное ядро превращается в белый карлик, а оболочка расширяется, сбрасывается и улетает. У маломассивных звезд не хватает гравитации, чтобы еще сильнее сжать центральную область и нагреть ее до температуры в миллиарды градусов, при которой загорается углерод.

Звезды с массой более 8-10 масс Солнца после выгорания водорода тоже сбрасывают оболочку, превращаясь в красные сверхгиганты (это верхний правый угол диаграммы). Когда выгорает и гелий, температура в их центре достигает нескольких миллиардов градусов и начинается реакция слияния ядер углерода с образованием магния, неона и кислорода.

Затем по цепочке начинаются реакции с участием этих элементов, пока в центре звезды не образуются железное ядро. Железо — это «ядерная зола», в том смысле, что если до железа слияния ядер идут с выделением энергии, то после железа этот процесс, наоборот, требует поглощения энергии.

Процесс выгорания углеродного ядра занимает всего несколько тысяч лет. Когда у звезды накопится достаточно много железа в центральной области, ядерные реакции уже не могут поддерживать ее светимость, звезда теряет устойчивость и гравитация «схлопывает» звезду.

В результате центральная область сжимается и превращается либо в нейтронную звезду с плотностью миллиард тонн в кубическом сантиметре, либо в черную дыру. Области, которые над ней находятся, падают вниз, сталкиваются, отбрасываются, образуется ударная волна, которая разбрасывает вышележащие слои звезды в окружающее пространство.

Происходит взрыв сверхновой. Эта судьба ждет и Бетельгейзе.

Что мы знаем о звезде

Бетельгейзе, она же альфа Ориона — одна из ярчайших звезд северного неба. Найти ее на небе очень легко — она находится в верхнем левом углу созвездия Ориона, очень хорошо видимое как раз в эти дни. На широте Москвы Орион восходит над горизонтом примерно в пять часов вечера.

Масса звезды составляет примерно 15 ± 3 массы Солнца, а расстояние до нее оценивается примерно в 600-700 световых лет. Это одна из немногих звезд, у которых мы можем различить видимый диск. Еще в 1921 году Альберт Майкельсон с помощью своего интерферометра смог определить ее угловой размер — около 0,047 секунды.

Отчасти из-за яркости звезды и того, что она не наблюдается как точечный объект, мы не можем с высокой точностью определить расстояние до нее, а значит, не можем и точно определить светимость и массу. Все это не дает нам установить, на какой стадии своей эволюции находится Бетельгейзе.

Мы можем сказать, что ее возраст — около восьми миллионов лет, а диаметр примерно в тысячу-полторы раз больше Солнца. Если бы Бетельгейзе была центром Солнечной системы, то внутри такой большой звезды оказалась бы орбита Марса, а то и орбита Юпитера — в зависимости от того, как мы оцениваем расстояние до нее.

В недрах Бетельгейзе на данный момент уже прогорели весь водород и весь гелий, и примерно несколько тысяч лет назад она перешла на стадию горения углерода и превращения его в магний. Есть данные, что в китайских хрониках Бетельгейзе называли не красной, а желтой звездой — возможно, тогда она действительно была еще на предыдущей стадии эволюции.

Все последующие, постуглеродные стадии, гораздо более короткие, продолжаются сотни лет. Понять, на какой стадии Бетельгейзе находится сейчас и сколько ей осталось дожигать свое топливо, пока в центре не образуется железное ядро, достаточно сложно — помимо массы, это зависит от многих других деталей, например от того, как звезда вращается и есть ли у нее магнитное поле.

Но понятно, что в течение нескольких тысяч лет она сожжет весь углерод, а следующие стадии будут еще короче. Возможно, что этот этап уже прошел, может быть, у нее уже начал гореть неон. Достаточно точно можно сказать, что десять тысяч лет — это максимальная продолжительность, оставшаяся Бетельгейзе до стадии железного ядра и взрыва.

Чего он моргает?

Колебания блеска Бетельгейзе были замечены еще Уильямом Гершелем в XIX веке, когда у астрономов не было других способов оценить яркость звезды кроме глазомера. Сейчас для оценки звездной величины используются фотометрические приборы. В соответствии с данными AAVSO, американской организации, объединяющей исследователей переменных звезд, яркость Бетельгейзе колеблется примерно на полторы звездных величины.

Однако в этом декабре яркость звезды достигла «дна» — минимального уровня за всю историю наблюдений с помощью электронных приемников излучения. Согласно данным, опубликованным на сайте астрономических телеграмм, видимая звездная величина Бетельгейзе снизилась до значения 1,125.

Колебания яркости — это одна из особенностей красных сверхгигантов. Звезда находится под действием двух сил: с одной стороны, гравитация стремится сжать ее в точку, а с другой стороны, газовое давление и излучение заставляют ее расширяться во все стороны. У красных сверхгигантов нарушена устойчивость, они колеблются вокруг положения равновесия.

Описание механизма этих колебаний, впервые предложенное Эддингтоном, а потом «доведенное до ума» советским астрономом Сергеем Жевакиным, примерно таково: под действием излучения из центра звезды ее внешние оболочки нагреваются, начинают расширяться, становятся более разреженными, более прозрачными и за счет этого начинают остывать. По мере падения температуры и давления газ начинает вновь стягивать гравитация, он становится менее прозрачным, излучение начинает нагревать его сильнее, и цикл повторяется.

Есть звезды, пульсирующие как часы, — цефеиды, у них очень точный период, но звезды на поздних стадиях эволюции, такие как Бетельгейзе, пульсируют нерегулярно — их точность «сбивается» из-за наличия конвекции во внешних слоях звезды, которая переносит часть тепла, мешая излучению регулировать процесс колебаний. Во время одного цикла, продолжающегося от 150 до 400 дней, радиус Бетельгейзе может существенно меняться.

Однако суммарное энерговыделение звезды во время пульсаций меняется не слишком сильно. Дело в том, что у относительно холодных звезд температура внешней оболочки составляет не более 3,5 тысячи градусов, поэтому бóльшую часть энергии Бетельгейзе излучает в инфракрасном диапазоне. И если в видимом диапазоне светимость звезды меняется существенно, то суммарная светимость во всем диапазоне меняется примерно на проценты. Поэтому нельзя говорить, что теперешние снижение яркости может помочь спрогнозировать скорый взрыв звезды.

Внешние слои сверхгиганта до последнего момента «не знают» о том, что происходит в ядре. Все процессы, возбуждающие колебания звезд, похожих на Бетельгейзе, происходят в их внешних слоях. Иными словами, пульсации внешних слоев не отражают процессы, происходящие в центральных областях звезды, поэтому то, что у Бетельгейзе сейчас более глубокий минимум, чем прежде, не говорит нам о том, что звезда скоро взорвется.

Прилетит вдруг нейтрино

Еще 30-40 лет назад мы узнавали о взрыве сверхновой только в момент самого взрыва, но теперь мы сможем узнать о нем заранее — за несколько дней. Мы получим нейтринный сигнал.

В ходе ядерных реакций в центре любой звезды образуется гамма-квант и нейтрино. Гамма-квант, пройдя примерно одну десятую миллиметра, поглощается, потом переизлучается и добирается до поверхности звезды и вылетает «наружу» примерно через 10 миллионов лет. Поэтому с помощью электромагнитных волн узнать, что происходит в центре, просто невозможно.

А нейтрино проходят сквозь звезду без всякого взаимодействия, они летят примерно со скоростью света, а значит, здесь, на Земле, через восемь минут мы можем детектировать нейтрино, родившиеся в центре Солнца.

В момент, когда Бетельгейзе начнет взрываться как сверхновая, — то есть в момент, когда железное ядро в ее центре размером примерно с Землю будет превращаться в нейтронную звезду диаметром с московское Третье кольцо, — температура в ее центре поднимается до 10 миллиардов градусов. Эта колоссальная энергия уносится в основном именно нейтрино.

Нейтрино свободно пронизывают звезду и улетают. А ударная волна в веществе, отразившаяся от нейтронной звезды, будет примерно неделю идти до поверхностных слоев звезды. И только когда она дойдет до поверхности звезды, мы увидим оптическую вспышку.

Именно этот сценарий реализовался при вспышке сверхновой SN 1987A в Большом Магеллановом облаке. Тогда нейтринные детекторы зафиксировали примерно 20 нейтрино, пришедшие примерно за несколько часов до оптической вспышки. Бетельгейзе примерно в 100 раз ближе к нам, значит, поток нейтрино от ее взрыва будет в десятки тысяч раз больше и наши современные детекторы их точно зарегистрируют.

Когда Бетельгейзе взорвется, ее блеск увеличится до -9 звездной величины, то есть по яркости она будет сопоставима с Луной в первой четверти. Вероятно ее будет видно и днем. Однако никакой угрозы для жизни на Земле эта вспышка не несет.

В результате взрыва внешние слои звезды приобретают скорость около 3 тысяч километров в секунду, они будут сталкиваться с веществом, выброшенным раньше — с веществом звездного ветра, которое удаляется от звезды со скоростью несколько километров в секунду. Поэтому сброшенная взрывом оболочка вскоре догонит ветер, возникнет еще одна ударная волна, газ нагреется, возникнет рентгеновское и гамма-излучение.

Спутники это излучение зафиксируют, и на некоторое время Бетельгейзе станет самым ярким рентгеновским источником на небе, но все равно он будет на порядки слабее рентгеновского излучения Солнца.

Нам это ничем не грозит. Какие-то серьезные последствия для нас могли бы наступить, если бы на месте Бетельгейзе находилась звезда с массой порядка сотен масс Солнца, подобная тем звездам, взрывы которых в далеких галактиках мы наблюдаем как длинные гамма-всплески.

При взрыве звезд с массой в сотни масс Солнца железное ядро даже не успевает образоваться — звезда нагревается до такой температуры, что из фотонов начинают рождаться электрон-позитронные пары. Энергия уходит, давление падает, звезда начинает сжиматься. А поскольку основная масса звезды не сгорела, «топлива» много, то может произойти термоядерный взрыв, который просто разнесет все.

Но этот сценарий работает для сферически симметричной звезды. Если звезда вращается, то, когда центральная область начнет сжиматься, вокруг нее образуется диск и два выброса — релятивистских джета, потока вещества с околосветовой скоростью, — которые прошивают звезду насквозь. Именно они продуцируют сверхмощное рентгеновское и гамма-излучение, и если такое событие произойдет рядом, а наша планета окажется на этом луче, то будет плохо.

По счастью, в окрестностях Земли и в нашей половине Галактики таких звезд нет.

Сергей Ламзин

Источник: nplus1.ru

Свет Ориона. В небе может появиться второе солнце.

keck (693x468, 209Kb)

сообщений источников в обсерватории Мауна Кеа, расположенной на Гавайях, красный гигант Бетельгейзе, расположенный в созвездии Ориона, быстро изменяет свою форму.
Только за последние 16 лет звезда перестала быть круглой, она сжалась в полюсах. Такие симптомы могут указывать на то, что в самом скором времени (речь идет о месяцах, возможно, даже неделях) звезда превратится в сверхновую.
Земляне смогут наблюдать за этим событием невооруженным взглядом. На небе вспыхнет очень яркая звезда. Ученые расходятся в оценках степени яркости, одни говорят, что она будет равна Луне, другие обещают появление второго Солнца.
Все превращение займет около шести недель. В некоторых частях Земли узнают, что такое белые ночи, остальным необычное явление добавит по два-три часа продолжительности светового дня.
Затем, звезда окончательно остынет и будет видна землянам в виде туманности.
Для людей такие события в космосе не опасны.
Волны заряженных частиц – последствие взрыва, конечно, дойдут и до нашей планеты, но это случится через несколько столетий. Наши далекие потомки получат небольшую дозу ионизирующего излучения.
В последний раз подобное событие было доступно для взглядов землян в 1054 году.

ori (400x500, 125Kb)

Бетельгейзе (альфа).

 

Самая большая видимая звезда
На правом плече Ориона, в венце Зимнего Шестиугольника, сияет в зимних небесах красавица Бетельгейзе.

1orion (431x600, 269Kb)

Созвездие Ориона. Бетельгейзе — красновато-оранжевая звезда в левом верхнем углу созвездия.

Эту звезду не зря называют альфой Ориона, хотя ослепительный голубоватый Ригель — на фотографии в правом нижнем углу — большую часть времени ярче нее. Бетельгейзе — во многих отношениях уникальная звезда, которую уже много лет исследуют астрономы и открывают все новые и новые интересные факты.
Во-первых, Бетельгейзе — одна из самых больших звезд во Вселенной. Ее диаметр больше диаметра Солнца примерно в тысячу раз. Даже самая большая из известных звезд, VY Большого Пса, превосходит Бетельгейзе по диаметру всего в два раза (и, соответственно, в восемь раз по объему). Так что эта звезда не зря носит гордое звание красного сверхгиганта.
Если бы она была на месте Солнца, она почти заполнила бы орбиту Сатурна:

2betelgeuse-vs-solar-system (1) (450x288, 79Kb)

Только восемь известных звезд (все — красные гипергиганты) превосходят Бетельгейзе по объему, но все они на земном небе выглядят очень тускло. Причина проста: Бетельгейзе намного ближе их всех.

До Бетельгейзе 640 световых лет, и в масштабах Галактики это очень мало. Бетельгейзе — самый близкий к нам сверхгигант.
Из этого следует интересный вывод: Бетельгейзе на земном небе имеет самый большой видимый диаметр из всех звезд (конечно, после Солнца.)
Понятно, что все, что по диаметру меньше угловой минуты, человеческим глазом воспринимается как точка. Угловые диаметры абсолютно всех звезд (кроме Солнца) меньше угловой минуты, поэтому они все выглядят точками. На самом деле, конечно, все их угловые диаметры различны. Угловой диаметр Бетельгейзе был впервые определен в 1920 году как 0.047 угловой секунды, что было наибольшим из известных тогда угловых диаметров звезд. С тех пор, правда, была обнаружена невидимая в северном полушарии звезда R Золотой Рыбы, угловой диаметр которой оказался 0.057 угловой секунды. Но она и в южном-то полушарии почти не видна: в максимуме блеска с трудом видна невооруженным глазом, а в минимуме ее не в каждый телескоп можно разглядеть. R Золотой Рыбы такая холодная, что излучает в основном инфракрасное излучение. Но с тех пор угловые измерения были уточнены, и для Бетельгейзе видимый диаметр определен от 0.056 до 0.059 угловой секунды, что возвращает ей утерянные позиции самой большой видимой звезды. Не так-то просто потеснить королеву зимних небес!
Неудивительно, что Бетельгейзе была первой звездой, для которой были получены фотографии диска. То есть на которых звезда выглядела не точкой, а диском. (То, что яркие звезды выглядят дисками на вышеприведенной фотографии — условность изображения, которое может передать различие в яркости только различием в размере). Фотография была сделана орбитальным телескопом «Хаббл» в 1995 году.
Вот это историческое изображение в ультрафиолетовом свете (NASA/ESA credit):

3600px-Betelgeuse_star_Hubble-300x300 (1) (300x300, 26Kb)

Понятно, что цвета на фотографии условны: чем краснее, тем холоднее. Яркое пятно около центра звезды считается одним из ее полюсов, то есть ось вращения Бетельгейзе направлена почти что на нас, но немного в сторону.
Совсем недавно, а именно в июле прошлого (2009) года, на наземном телескопе Very Large Telescope (VLT) в Чили были сделаны новые фотографии Бетельгейзе. Вот одна из них:

4eso0927b-300x300 (300x300, 29Kb)

На полученных фото видно, что у Бетельгейзе есть хвост. Этот хвост тянется на шесть радиусов самой Бетельгейзе (сравнимо с расстоянием от Солнца до Нептуна). Что это за хвост, почему он там и что означает, ученые пока сами не знают, хотя предположений есть множество.
Замеряя Бетельгейзе
Интересно привести основные параметры Бетельгейзе. Мы увидим, что почти по всем параметрам Бетельгейзе оказывается одним из «призеров» известной Вселенной.
По диаметру, как уже было сказано, Бетельгейзе превосходит Солнце примерно в тысячу раз. Очень сложно точно определить диаметр и расстояние от Солнца одиночной звезды, а у Бетельгейзе спутников не обнаружено (хотя очень возможно, что они есть, просто их не удается разглядеть рядом с такой громадиной). Зато Бетельгейзе такая огромная, что ее диаметр удалось измерить «непосредственно», т.е. с помощью интерферометра — эту операцию удавалось применить к очень небольшому числу звезд, и Бетельгейзе была первой.
По массе Бетельгейзе превосходит Солнце примерно в 15 раз (от 10 до 20 — вот измерить массу одиночной звезды это вообще высший пилотаж астрометрии, точнее пока не удалось). Как же так, по диаметру в тысячу раз больше, значит, по объему в миллиард раз больше, а по массе всего в 15 раз, какая же там плотность? А вот такая. А если учитывать, что ядро звезды намного плотнее ее наружных слоев, то внешние слои Бетельгейзе намного разреженнее всего, что мы можем себе представить, кроме межзвездного пространства, в каковое Бетельгейзе, как и почти всякая звезда, переходит очень постепенно, т.е. нельзя точно установить, где кончается звезда и начинается межзвездное пространство. Но тем не менее пятнадцать масс Солнца — это весьма много для звезды. Только 120 известных звезд тяжелее Бетельгейзе.
Во сколько же раз Бетельгейзе превосходит Солнце по яркости? В сто тридцать пять тысяч раз! Правда, это с учетом инфракрасного излучения, а в видимом свете примерно в сто тысяч раз. То есть если мысленно поместить Бетельгейзе и Солнце на одинаковом расстоянии, Бетельгейзе была бы в сто тысяч раз ярче Солнца. В списке самых мощных известных звезд Бетельгейзе занимает примерно двадцать пятую позицию (примерно, потому что точная яркость многих гипергигантов точно не известна). Если поместить Бетельгейзе на стандартное расстояние в десять парсеков от Земли (около 32 световых лет), то она была бы видна днем, а ночью предметы отбрасывали бы при ее свете тени. Но лучше ее туда не помещать, потому что излучение сверхгиганта — это такая штука, на которую живым существам лучше смотреть издали. Похоже, что отсутствие близких сверхгигантов (любого цвета) — одно из условий жизни на Земле.
Температура поверхности Бетельгейзе — три с половиной тысячи кельвинов (ну и обычных градусов тоже близко к тому). Для звезды это немного; наше Солнце имеет температуру поверхности 5700 К, то есть в два раза горячее. То есть Бетельгейзе — это «холодная» звезда, одна из самых холодных известных звезд. Температура звезды определяет ее цвет, точнее оттенок свечения. Те загадочные люди, которые ухитряются видеть звезды цветными, однозначно определяют цвет Бетельгейзе как выраженно красноватый (см. эпиграф). Поэтому Бетельгейзе и называется красным сверхгигантом. Не надо думать, что она и правда ярко-красная, как мак: скорее поверхность ее желтовато-оранжевая.

5betelgeuse (352x222, 36Kb)

Предположительно, так выглядит поверхность Бетельгейзе.

Выше я упомянула, что видимый диаметр Бетельгейзе — от 0.056 до 0.059 угловой секунды. Такой разброс не из-за неточности измерений. А из-за того, что само тело звезды пульсирует с приблизительным периодом в несколько лет, меняя и размеры, и яркость. Логичным было бы предположить, что при уменьшении размеров яркость звезды тоже будет уменьшаться, но на самом деле все происходит ровно наоборот: в минимуме размеров Бетельгейзе приобретает максимальную яркость. В максимуме блеска Бетельгейзе оказывается ярче Ригеля, звездная величина которого 0.18, то есть самой яркой звездой в созвездии. Поэтому и по блеску Бетельгейзе вполне имеет право на обозначение Альфа Ориона.
Само по себе это неудивительно: разогрев звезды при сжатии — общее место в астрофизике (происходит из-за перехода гравитационной потенциальной энергии в кинетическую, кто знает формулировку точнее, поправьте меня). Но вот почему Бетельгейзе так пульсирует? Какие именно процессы происходят у нее внутри? Этого никто не знает.
Недолгая юность гигантской звезды
Помните, мы говорили о том, насколько юн Сириус — всего 250 миллионов лет? Так вот, Бетельгейзе по сравнению с Сириусом дитя малое: ей всего 10 миллионов лет! Когда она загорелась, на Земле динозавры уже давно вымерли, млекопитающие уже заняли основное положение на суше, континенты уже почти приняли свои текущие очертания, воздвигались самые юные горные системы (включая Гималаи). Осознайте, что Уральские горы намного старше Бетельгейзе!
Но в отличие от Сириуса, который непонятно откуда взялся, очень даже понятно, откуда взялась Бетельгейзе.
Орион — уникальное созвездие: звезды в нем не только для наших глаз, но и в реальности довольно близки друг к другу в пространстве. И по возрасту тоже близки. Дело в том, что большую часть Ориона занимает гигантская туманность — Молекулярное Облако Ориона, в котором идут интенсивные процессы звездообразования (то есть это «звездная колыбель», к тому же чуть ли не самая близкая к Земле). Молодые звезды разлетаются из этой туманности во все стороны. Из этих-то молодых, горячих голубых звезд, примерных ровесников, сравнительно недалеко улетевших от места своего рождения, и состоит Орион.
Но если все остальные звезды в Орионе горячие до голубизны (что характерно для молодых звезд), то почему Бетельгейзе-то красная?
Потому что большая очень.
Время жизни звезды определяется тем, за сколько времени в ядре звезды водород полностью превращается в гелий (народ, ликбез о том, почему горят звезды, писать надо?) Казалось бы, чем больше и тяжелее звезда, тем больше в ней водорода, и тем дольше она должна гореть. Но тут опять все наоборот: чем больше и тяжелее звезда, тем больше температура у нее в ядре и тем быстрее идет там термоядерная реакция. Поскольку Бетельгейзе родилась тяжелее и больше своих сверстников Ригеля, Беллатрикс и других звезд Ориона, водород у нее в ядре горел быстрее и всего за несколько миллионов лет выгорел. А после выгорания водорода в ядре для звезды наступает предсмертная стадия — превращение в красного гиганта. В случае Бетельгейзе, она превратилась в красного сверхгиганта.
То есть несмотря на то, что по возрасту Бетельгейзе одна из самых юных звезд во Вселенной, она уже на пороге смерти.  Увы, крупные горячие звезды живут очень недолго, отживая свою бурную жизнь всего за несколько миллионов лет. Известно еще несколько красных гипергигантов, которые вступили в последнюю фазу своего развития, но все они находятся от нас очень далеко. Поэтому Бетельгейзе предоставляет уникальную, хотя и грустную возможность, изучения последней фазы жизни звезды со сравнительно близкого расстояния.
Известно, что за последние 15 лет Бетельгейзе сократилась в диаметре на 15 процентов. Это постоянное сокращение, не связанное с пульсациями. Математические модели звезд говорят, что подобное сокращение размера — тоже признак приближения конца эволюции звезды.
Что будет с Бетельгейзе дальше? Это вам не мирный Сириус-Главный, ныне Сириус B, который просто тихо сбросил свои алые оболочки и превратился в белого карлика. Масса Бетельгейзе так велика, что ей предстоит сбросить оболочки в одном из грандиознейших взрывов, которые известны Вселенной — во вспышке Сверхновой звезды.
И это будет самая близкая к Земле Сверхновая, возможно, за все время существования Земли. Именно потому, что ближе нет и не было ни одного сверхгиганта: сверхгиганты обречены заканчивать свою эволюцию во вспышках Сверхновых, остатки Сверхновых характерны и легко определяются, так вот поблизости нет ни одного.
Когда это будет? Бетельгейзе взорвется в течение ближайшего тысячелетия. Возможно, завтра.
Как это будет выглядеть? Вместо сияющей точки на небе появится диск ослепительной яркости, который будет виден днем, а ночью при его свете можно будет читать. Этот диск будет потихоньку тускнеть, и, вероятно, за несколько месяцев ночное небо вернется к нормальному состоянию. На месте Бетельгейзе возникнет изумительной красоты туманность, которую будет видно невооруженным глазом несколько лет. Потом не будет видно ничего.
Что останется от Бетельгейзе? Нет, не белый карлик — для этого она слишком тяжелая. Останется нейтронная звезда (пульсар) или черная дыра.
Как это повлияет на жизнь на Земле? Скорее всего никак. Бетельгейзе находится достаточно далеко от Земли, чтобы жесткое излучение от вспышки Сверхновой рассеялось в пространстве, не достигнув Солнечной системы, а то, что долетит, отразится солнечной магнитосферой. Только если бы ось вращения Бетельгейзе была направлена прямо на Землю, вот тогда жесткое гамма-излучение болезненно хлестнуло бы по биосфере. Но мы знаем из хаббловских фотографий, что ось вращения Бетельгейзе проходит в стороне от Земли. Так что небесным фейерверком можно будет любоваться с Земли совершенно безопасно.
Такая же судьба ждет Ригель, Беллатрикс и другие яркие звезды Ориона в течение следующих десятков миллионов лет. До превращения в красного сверхгиганта Бетельгейзе, очевидно, была такой же горячей голубой звездой, как они. На смену им придут молодые звезды, пока скрытые от нас в глубинах Молекулярного Облака Ориона.
Так что идите и смотрите на Бетельгейзе, пока она еще светит. Небеса не неизменны.

6eso0927a-682x1024 (1) (465x700, 321Kb)

 

Источник: www.liveinternet.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.