БЕТЕЛЬГЕЙЗЕ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ФОРМИРОВАНИЕ, СТРОЕНИЕ И СОСТАВ - ARTE - 2026

Бетельгейзе - альфа-звезда созвездия Ориона, поэтому ее также называют альфа-звездой Ориона. Это звезда типа красный сверхгигант, звезды самого большого объема, но не обязательно самые массивные.

Несмотря на то, что Бетельгейзе является альфа-звездой Ориона, на первый взгляд она не самая яркая в созвездии, поскольку Ригель - бета Ориона - выделяется больше всего. Однако в инфракрасном и ближнем красном спектрах Бетельгейзе является самой яркой, что напрямую связано с температурой ее поверхности.

Рисунок 1. Созвездие Ориона и четыре его главных звезды, включая Бетельгейзе. Источник: Pixabay.

Эта звезда наверняка наблюдалась с древних времен первыми людьми из-за ее большой светимости. В порядке яркости он обычно является десятым по яркости на ночном небе и, как мы уже сказали, вторым по яркости в созвездии Ориона.

Китайские астрономы I века описали Бетельгейзе как желтую звезду. Но другие наблюдатели, такие как Птолемей, называли его оранжевым или красноватым. Много позже, в 19 веке, Джон Гершель заметил, что его яркость меняется.

Происходит то, что все звезды эволюционируют, поэтому их цвет со временем меняется, поскольку это вытесняет газ и пыль из самых поверхностных слоев. Это также изменяет его яркость.

Общие характеристики

Бетельгейзе - характерный пример красной звезды-сверхгиганта, которая характеризуется спектральным классом K или M и типом светимости I.

Это низкотемпературные звезды; В случае Бетельгейзе, по расчетам, она составляет около 3000 К. Температура и цвет взаимосвязаны, например, кусок горячего железа раскален докрасна, но при повышении температуры он становится белым.

Несмотря на то, что ей всего 8 миллионов лет, Бетельгейзе быстро эволюционировала из основной последовательности, потому что ее ядерное топливо закончилось и увеличилось до нынешних размеров.

Эти звезды-гиганты также имеют переменную светимость. В последние годы его яркость уменьшилась, что обеспокоило научное сообщество, хотя в последнее время она восстанавливается.

Вот его основные характеристики:

- Расстояние : от 500 до 780 световых лет.

- Масса : от 17 до 25 солнечных масс.

- Радиус : от 890 до 960 солнечных радиусов.

- Яркость : от 90 000 до 150 000 яркости солнечного света.

- Состояние эволюции : красный сверхгигант.

- Видимая звездная величина : +0,5 (видимая) -3,0 (инфракрасный диапазон J) -4,05 (инфракрасный диапазон K).

- Возраст : от 8 до 10 миллионов лет.

- Радиальная скорость : +21,0 км / с

Бетельгейзе принадлежит к спектральному классу M, что означает, что температура ее фотосферы относительно низкая. Классифицируется как тип M1-2 Ia-ab.

На диаграмме Йеркса спектральной классификации суффикс Ia-ab означает, что это сверхгигант промежуточной светимости. Световой спектр Бетельгейзе используется в качестве ориентира для классификации других звезд.

Диаметр Бетельгейзе оценивается от 860 до 910 миллионов километров, и это была первая звезда, диаметр которой был измерен с помощью интерферометрии. Этот диаметр сопоставим с диаметром орбиты Юпитера, однако он не самый большой из красных сверхгигантов.

Несмотря на свои большие размеры, она всего в 10-20 раз массивнее нашего Солнца. Но ее масса достаточно велика, чтобы ее звездная эволюция была быстрой, поскольку время жизни звезды является обратным квадрат его массы.

Становление и эволюция

Бетельгейзе, как и все звезды, начиналась с огромного облака водорода, гелия и космической пыли с другими химическими элементами, которое конденсировалось вокруг центральной точки и увеличивало его массовую плотность.

Есть свидетельства того, что это происходит при формировании звездных скоплений, обычно расположенных внутри туманностей, состоящих из холодного разреженного межзвездного вещества.

Рис. 2. Туманность IC396 с многочисленными звездами в стадии формирования. Изображение было снято в инфракрасном диапазоне, так как туманность поглощает видимый спектр. Источник: НАСА / Спитцер.

Образование звезды, ее жизнь и ее смерть - это вечная борьба между:

• Гравитационное притяжение, которое имеет тенденцию конденсировать всю материю в одной точке и
• Индивидуальная кинетическая энергия каждой частицы, которая вместе оказывает давление, необходимое для выхода и расширения из точки притяжения.

Когда исходное облако сжимается к центру, образуется протозвезда, которая начинает излучать излучение.

Гравитационное притяжение заставляет атомные ядра приобретать кинетическую энергию, но, остановившись в самом плотном центре протозвезды, они испускают электромагнитное излучение и, таким образом, начинают светиться.

Когда достигается точка, в которой ядра водорода так плотно упакованы и приобретают достаточно кинетической энергии для преодоления электростатического отталкивания, начинает действовать сильная сила притяжения. Затем происходит слияние ядер.

В ядерном синтезе ядер водорода образуются ядра гелия и нейтронов с огромным количеством кинетической энергии и электромагнитного излучения. Это связано с потерей массы в ядерной реакции.

Это механизм, который противодействует гравитационному сжатию звезды за счет кинетического давления и давления излучения. Пока звезда находится в этом равновесии, говорят, что она находится в главной последовательности.

Сцена красного гиганта

Описанный выше процесс не длится вечно, по крайней мере, для очень массивных звезд, поскольку по мере превращения водорода в гелий топливо истощается.

Таким образом, давление, которое противодействует гравитационному коллапсу, уменьшается, и, следовательно, ядро ​​звезды уплотняется, в то же время, когда внешний слой расширяется, и часть частиц, наиболее энергичных, улетает в космос, образуя облако пыли, окружающее звезду.

Когда это происходит, достигается состояние красного гиганта, и это случай Бетельгейзе.

Рисунок 3. Бетельгейзе, красный сверхгигант размером от 800 солнц до 130 парсеков в созвездии Ориона, показывает свой звездный диск. (Источник: HST).

В звездной эволюции масса звезды определяет время жизни и смерти.

У такого сверхгиганта, как Бетельгейзе, короткая продолжительность жизни, он очень быстро проходит через главную последовательность, в то время как маленькие массивные красные карлики скромно сияют миллионы лет.

Возраст Бетельгейзе оценивается в 10 миллионов лет, и считается, что она находится на заключительной стадии своего эволюционного цикла. Считается, что примерно через 100 000 лет его жизненный цикл закончится большим взрывом сверхновой.

Структура и состав

У Бетельгейзе плотное ядро, окруженное мантией и атмосферой, которое в 4,5 раза больше диаметра орбиты Земли. Но в 2011 году было обнаружено, что звезда окружена огромной туманностью из материала, происходящего от нее самой.

Туманность, окружающая Бетельгейзе, простирается на 60 миллиардов километров от поверхности звезды, что в 400 раз превышает радиус орбиты Земли.

На завершающей стадии красные гиганты изгоняют материал в окружающее пространство, огромное количество за относительно короткое время. Считается, что Бетельгейзе потеряла эквивалент массы Солнца всего за 10 000 лет. Это всего лишь мгновение в звездном времени.

Ниже приведено изображение звезды и ее туманности, полученное с помощью телескопа VLT, расположенного в Серро Паранале, Антофагаста, Чили, Европейской организацией астрономических исследований Южного полушария (ESO).

На рисунке центральный красный круг - это звезда Бетельгейзе, диаметр которой в четыре с половиной раза больше орбиты Земли. Тогда черный диск соответствует очень яркой области, которая была замаскирована, чтобы мы могли видеть туманность, окружающую звезду, которая, как было сказано, простирается в 400 раз больше радиуса орбиты Земли.

Это изображение было сделано в инфракрасном диапазоне и раскрашено так, чтобы были видны различные области. Синий соответствует самой короткой длине волны, а красный - самой длинной.

Рисунок 4. Маленький красный кружок в центре - звезда Бетельгейзе, черный кружок - маскировка очень яркой области. Вокруг черного круга видна туманность, состоящая из материала, выброшенного звездой. (Источник: ESO-VLT)

Элементы, присутствующие в Бетельгейзе

Как и все звезды, Бетельгейзе состоит в основном из водорода и гелия. Однако, поскольку это звезда в ее заключительных фазах, внутри она начинает синтезировать другие более тяжелые элементы из периодической таблицы.

Наблюдения за туманностью, окружающей Бетельгейзе, состоящей из материала, выброшенного звездой, указывают на присутствие кремнеземной пыли и глинозема. Этот материал составляет большую часть каменистых планет, таких как Земля.

Это говорит нам о том, что миллионы звезд, подобных Бетельгейзе, существовали в прошлом, обеспечивая материал, из которого состоят скалистые планеты в нашей солнечной системе, включая Землю.

Затухание Бетельгейзе

В последнее время Бетельгейзе является новостью в международной прессе, так как в начале октября 2019 года ее свет стал заметно тускнеть всего за несколько месяцев.

Например, за январь 2020 года его яркость уменьшилась в 2,5 раза. Однако к 22 февраля 2020 года он перестал тускнеть и начал восстанавливать свою яркость.

Это относится к видимому спектру, однако в инфракрасном спектре его яркость оставалась довольно стабильной в течение последних 50 лет, что заставляет астрономов думать, что это не изменение света, подобное тому, которое происходит в этапы, ведущие к взрыву сверхновой.

Напротив, речь идет о поглощении и дисперсии видимой полосы электромагнитного спектра из-за облака пыли, которое изгнала сама звезда.

Это облако пыли прозрачно для инфракрасного, но не для видимого спектра. Очевидно, плотное облако пыли, окружающее звезду, быстро удаляется от нее, поэтому плечо Ориона, мифологического охотника, наверняка останется в небе гораздо дольше.

Ссылки

1. Astronoo. Бетельгейзе. Получено с: astronoo.com.
2. Пасачофф, Дж. 2007. Космос: астрономия в новом тысячелетии. Третье издание. Томсон-Брукс / Коул.
3. Сидс, М. 2011. Основы астрономии. Издание седьмое. Cengage Learning.
4. Открытое окно. Соотношение масса-светимость. Получено с: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Бетельгейзе. Получено с: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Звездное объединение Орион ОБ1. Получено с: es.wikipedia.com