Підозріла слабкість світла в плечі Оріона - це наднова в космічному сусідстві
Змінилося найвідоміше зимове сузір’я. Це може бути передвісником космічної мега-події. Що було б тоді?
Якщо в найближчі місяці підняти погляд до неба після сутінків, ви могли б стати свідком видовищного видовища: вибуху зірки «Бетельгейз» у сузір’ї Оріона. В даний час Бетельгейзе грає трохи божевільно, що може бути ознакою її близького кінця.
Вчені всього світу захоплені. "Це було б сенсацією, і особисто для мене дитяча мрія здійснилася б", - говорить Дітер Брайтшвердт, директор Центру астрономії та астрофізики ТУ Берлін.
Протягом останніх 1000 років люди змогли спостерігати смерть такої зірки неозброєним оком лише двічі - в 1572 і 1604 рр. Але оскільки спостерігачі неба того часу не могли побачити дві вибухаючі зірки із наявними у них засобами, вони інтерпретували цю яскраву Світиться як "Нова Стелла", тобто як нова зірка. Ось чому вибухонебезпечну смерть зірки і сьогодні називають надновою.
Те, що ми бачимо, було давно
Дослідникам наднових буває важко. За словами Брейчвердта, це починається з спостереження: «Наразі жодної зірки-попередниці наднової не спостерігалося незадовго до її вибуху». У космосі кілька зірок вибухають щосекунди. Однак майже всі ці зоряні катастрофи відбуваються у віддалених галактиках. Ось чому їх виявляють лише згодом і, незважаючи на їх яскравість, в кращому випадку за допомогою телескопів. Однак разом із Бетельгейзе вона може незабаром потрапити в зірку на нашому Чумацькому Шляху, яка, згідно з космічними стандартами, також світить прямо на нашому порозі. Це "лише" приблизно 640 світлових років від нас.
Навіть слово "скоро" має бути класифіковане космічно: це може статися сьогодні - або через сто тисяч років. І якби наднова Бетельгейзе насправді засвітилася сьогодні на нічному небі, це сталося б 640 років тому. Звістка про вибух зірки мандрувала б у космосі з пізнього Середньовіччя, щоб дійти до нас сьогодні.
Астрофізики вже давно включили Бетельгейзе до свого списку зоряних ув'язнених смертників. Однією з найяскравіших ознак його наближення до кінця є його червонуватий колір, який уже можна побачити неозброєним оком. З нього видно температуру зовнішніх шарів газу, які випромінюють це червонувате світло. Вони складають лише близько 3500 градусів. Це набагато прохолодніше, ніж, наприклад, поверхня Сонця, чиє жовтувато-біле світло показує температуру майже 6000 градусів.
Обсяг мільярдів сонць
Незважаючи на порівняно прохолодну і тому темну поверхню, ми розглядаємо Бетельгейзе як одну з найяскравіших зірок на небі. За великою кількістю світла, що надходить на землю, і за його відстанню можна підрахувати, що воно випромінює приблизно в 100 000 разів більше світла, ніж сонце. Ця велика світність, незважаючи на прохолодну поверхню, дає лише один висновок: Бетельгейзе дуже великий. Точка світла на небі - це насправді гігантська зоряна куля, маса якої в 20 разів більша, ніж сонце - але значно менша щільність: наше сонце знайшло б у ній простір близько мільярда разів. Отже, Бетельгейзе є, мабуть, однією з найбільших зірок Чумацького Шляху, яскравим прикладом типу, який астрономи називають "червоними надгігантами".
Як і всі зірки, Бетельгейзе також нагрівається випромінюванням, яке виділяється при злитті атомних ядер у його щільному, гарячому центрі. І як і у всіх зірок, у Бетельгейзе спочатку лише атомні ядра водню злиті з атомними ядрами гелію.
Однак у масивній зірці цей термоядерний реактор працює на повній швидкості і споживає багато водню. Незважаючи на те, що Бетельгейзе не освітлювався 10 мільйонів років, він уже черпає свою енергію принаймні з одного додаткового джерела: атомні ядра гелію вже давно злилися в ньому. Це створює вуглець і кисень.
Запалення гелієвого плавлення в гарячому животі Бетельгейзе збільшило радіаційний тиск усередині нього. А це, в свою чергу, надуло зовнішні шари газу в червоний надгігант, який ми бачимо сьогодні. Поточний його короткий опис: гаряче ядро, прохолодна, надзвичайно об’ємна оболонка, яка в цілому випромінює багато світла.
Енергетична криза, коли ядра більше не зливаються
Поповнюючи енергію для цього високого рівня випромінювання, Бетельгейз запалюватиме нові злиття атомних ядер із збільшенням віку, в яких будуються дедалі більші атомні ядра: натрій, неон, магній, кисень тощо. Однак ніхто не знає, до якого з цих процесів синтезу Бетельгейзе вже прийшов є - або прибув 640 років тому.
Але якщо так зване «спалення кремнію» там уже розпочалося, кінець не за горами. Залізо буде отримуватись з кремнію в складних ядерних реакціях. Однак залізо вже не є іншим паливом для реактора злиття зірок. Як тільки Бетельгейзе починає наповнюватися залізом, виробництво енергії на його зоряній електростанції припиняється. Це також зменшує центральний тиск газу та випромінювання, які потім не мають нічого протиставити вазі оболонки зірки. І тоді все йде дуже швидко. Зовнішні газові маси починають падати всередину.
Там вони потрапляють в щільну серцевину заліза, відкидаються назад і знову мчать назовні. Хаос руйнуючихся і відкинутих назад газових мас перетворює гравітаційний колапс зірки на вибух сильно нагрітої зоряної речовини. Тижнями гарячі газові маси, що розходяться, випромінюватимуть стільки світла, скільки разом складають мільярди нормальних зірок. Наднову Бетельгейзе можна побачити на небі землі тижнями як блискучу, сяючу “зірку”, яка буде світити ночі, як повний місяць.
Нейтронна зірка або чорна діра
Внутрішнє щільне ядро колишньої зірки переживе вибух, однак воно буде додатково стиснене та конденсоване власною силою тяжіння. Його остаточний стан буде залежати від залишкової маси. Якщо воно менше приблизно двох сонячних мас, його колапс закінчиться атомними ядрами та електронами, що зливаються, утворюючи нейтрони. Отримана в результаті «нейтронна зірка» буде мати в поперечнику лише десять-двадцять кілометрів.
Його матерія буде настільки щільно упакована, що навіть скупчена її чайна ложка міститиме стільки маси, скільки у Великій піраміді Хеопса. Однак якщо колишній центр Бетельгейзе, що руйнується, повинен містити більше двох сонячних мас, його колапс не закінчиться немислимо щільною нейтронною зіркою. У цьому випадку не було б стримування від подальшого її обвалення в чорну діру.
Але це ще не так далеко. Бетельгейзе все ще жива і сяє. Невелике повідомлення астронома Едварда Гуінана з Університету Вілланова в Пенсільванії (США) у "Телеграмі астронома" 8 грудня 2019 року може виявитись його очікуваним повідомленням про некрологи. Вона перетворила стару зірку на світову зірку ЗМІ: Бетельгейзе стала значно темнішою. Як показують вимірювання його спектру, температура його поверхні також впала більш ніж на 150 градусів.
Темний провісник?
Навіть недосвідчені спостерігачі за небом побачать це на перший погляд: сузір’я Оріона вже не схоже на те, що було в пам’яті. Донедавна Бетельгейзе, ліва плечова зірка з нашої точки зору, була сьомою за яскравістю серед усіх зірок на небі. Але зараз це навіть не блищить у першій двадцятці. На його запитання Едвард Гуінан сказав, що слабкість світла Бетельгейзе не тільки продовжувалась, але і його яскравість навіть зменшилась ще більше. Але те, що зменшення яскравості провіщає її наднову - це щось інше, але непевне.
Більшість астрономів навіть не погоджуються, наприклад, Брайтшвердт: "Я думаю, що найбільш вірогідним поясненням зменшення яскравості є нестабільність у виробництві енергії, що досить часто зустрічається у надгігантів". Як результат, Бетельгейзе пульсує і тим самим періодично змінює свою яскравість. Едвард Гуінан також схильний до такої інтерпретації, але також вказує на ще одне можливе пояснення: "Можливо, нестійка зірка викинула більшу газову хмару, яка охолола і тепер тимчасово послаблює зоряне світло".
Насправді астрономи давно спостерігають більш-менш регулярні коливання яскравості Бетельгейзе. Але ще ніколи не було так темно, як зараз. У будь-якому випадку, Гуінан також каже, що в даний час він "часто дивиться в небо, щоб переконатися, що на його місці не світить набагато яскравіша зірка".
Наднова як (первісне) походження життя
Це була б смерть, але й акушерство. Тому що наднові, на думку Гуінана, мають величезне значення для космосу та його історії: "Нові зірки та нові планети народжуються з газу, який викидається в космос під час наднової".
Хмара вибуху кожної наднової містить усе хімічне багатство речовин, які зірка раніше накопичувала в своєму гарячому животі під час злиття ядер. Крім того, більшість інших відсутніх атомних ядер, які зірка не змогла побудувати, але які сьогодні також належать до періодичної системи елементів, утворюються в спеку вибуху наднової. Лише після незліченних смертей, подібних до цієї зірки, нудний водневий Всесвіт поступово перетворився на хімічний рай протягом 13,7 мільярдів років історії. Тільки в ньому могло зародитися життя - принаймні один раз тут, на землі, можливо, ще десь.
докладніше на цю тему
Астрономія Далека зірка виявлена в космосі
Якщо в якийсь момент у найближчі тижні, місяці чи роки ми справді відчуємо наднову Бетельгейзе, ми не повинні просто дивуватися небесному видовищу. Ми також повинні пам’ятати, що ми самі є зоряним пилом і що речовина зірок у нашому мозку стала відомою звідки вона береться.