Зменшення яскравості Бетельгейзе пояснили плямами

Опубликованно 04.07.2020 08:36

Бетельгейзе, яскрава зірка в сузір'ї Оріона, в останні місяці зачаровувала астрономів з-за надзвичайно сильного зниження яскравості. Вчені обговорювали ряд сценаріїв, намагаючись пояснити його поведінку. Тепер команда під керівництвом Тавиши Дхармавардены з Інституту астрономії ім. Макса Планка показала, що надзвичайно великі зоряні плями на поверхні Бетельгейзе викликали її затемнення. Їх результати виключають попередню гіпотезу про те, що це була пил, нещодавно викинута Бетельгейзе, яка заступила зірку. Результати опубліковані в журналі The Astrophysical Journal Letters.

Червоні гігантські зірки, такі як Бетельгейзе, часто змінюють яскравість. Тим не менш, різке падіння яскравості Бетельгейзе приблизно до 40% від її нормального значення в період з жовтня 2019 року по квітень 2020 року стало несподіванкою для астрономів. Вчені розробили різні сценарії, щоб пояснити це зміна яскравості зірки, яку видно неозброєним оком і знаходиться на відстані майже 500 світлових років. Деякі астрономи навіть розмірковували про швидкої наднової. Міжнародна група астрономів на чолі з Тэвишой Дхармаварденой з Інституту астрономії ім. Макса Планка (MPIA) в Гейдельберзі продемонструвала, що коливання температури у фотосфері, тобто на світної поверхні зірки, викликають зниження яскравості. Найбільш вірогідним джерелом таких змін температури є гігантські холодні зоряні плями, схожі на сонячні плями, які, однак, покривають від 50 до 70% поверхні зірки.

"До кінця свого життя зірки стають червоними гігантами", - пояснює Дхармавардена. "По мірі того, як запас палива у них закінчується, змінюються процеси, завдяки яким зірки виділяють енергію. В результаті вони роздуваються, стають нестабільними і пульсують з періодами в сотні або навіть тисячі днів, які ми бачимо як коливання яскравості".

Бетельгейзе - це так званий червоний супергігант, зірка, яка у порівнянні з нашим Сонцем приблизно в 20 разів масивніше і приблизно в 1000 разів більше. Якщо помістити його в центр сонячної системи, він майже досягне орбіти Юпітера.

З-за свого розміру гравітаційне тяжіння на поверхні зірки менше, ніж на зірці тієї ж маси, але з меншим радіусом. Отже, пульсації можуть відносно легко виштовхнути зовнішні шари такої зірки. Випущений газ охолоджується і перетворюється на сполуки, які астрономи називають пилом. Ось чому червоні гігантські зірки є важливим джерелом важких елементів у Всесвіті, з яких в кінцевому підсумку відбуваються планети і живі організми. Астрономи раніше розглядали виробництво светопоглощающего пилу як найбільш ймовірну причину різкого зниження яскравості.

Щоб перевірити цю гіпотезу, Тэвиша Дхармавардена і її співробітники оцінили нові і архівні дані експерименту Atacama Pathfinder (APEX) і телескопа Джеймса Клерка Максвелла (JCMT). Ці телескопи вимірюють випромінювання в спектральному діапазоні субміліметрових хвиль (терагерцовое випромінювання), довжина хвилі яких в тисячу разів більше, ніж у видимого світла. Невидимі для очей астрономи вже деякий час використовують їх для вивчення міжзоряного пилу. Холодна пил особливо світиться на цих довжинах хвиль.

"Що нас здивувало, так це те, що Бетельгейзе стало темніше на 20% навіть в субміліметровому діапазоні", - повідомляє Стів Маирс з східно-азійської обсерваторії, який брав участь в дослідженні. Досвід показує, що така поведінка несумісна з наявністю пилу. Для більш точної оцінки вона і її співробітники розрахували, який вплив матиме пил на вимірювання у цьому спектральному діапазоні. Виявилося, що дійсно зменшення яскравості в субміліметровому діапазоні не можна пояснити збільшенням пилоутворення. Замість цього сама зірка, повинно бути, викликала зміна яскравості, виміряне астрономами.

Фізичні закони говорять нам, що світність зірки залежить від її діаметра і особливо від температури її поверхні. Якщо тільки розмір зірки зменшується, світність зменшується однаково на всіх довжинах хвиль. Однак зміни температури по-різному впливають на випромінювання, що випромінюється вздовж електромагнітного спектру. На думку вчених, виміряне затемнення у видимому і субміліметровому хвилях, отже, свідчить про зниження середньої температури поверхні Бетельгейзе, яку вони визначають кількісно в 200 ° С.

"Однак асиметричний розподіл температури більш ймовірно", - пояснює співавтор Пітер Шиклуна з Європейської південної обсерваторії (ESO). "Відповідні зображення з високою роздільною здатністю Бетельгейзе з грудня 2019 року показують області різної яскравості. Разом з нашим результатом це є чіткою ознакою того, що величезні зоряні плями покривають від 50 до 70% видимої поверхні і мають більш низьку температуру, ніж більш яскрава фотосфера".

Зоряні плями поширені у гігантських зірок, але не в цьому масштабі. Не так багато відомо про їхнє життя. Однак розрахунки теоретичної моделі, схоже, сумісні з тривалістю падіння яскравості Бетельгейзе.

Ми знаємо від Сонця, що кількість плям збільшується і зменшується в 11-річному циклі. Є у гігантських зірок схожий механізм, невідомо. Ознакою цього може служити попередній мінімум яскравості, який також був набагато більш вираженим, ніж у попередні роки.

"Спостереження в найближчі роки скажуть нам, пов'язане різке зниження яскравості Бетельгейзе з точковим циклом. У будь-якому випадку, Бетельгейзе залишиться цікавим об'єктом для майбутніх досліджень, - підсумовує Дхармавардена.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що астрономи виявили яскраву наднову в історії.

Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.

Категория: Обо всем