Hvis du stjernekigger på en klar vinternat, er det svært at gå glip af stjernebilledet Orion jægeren, med sit skjold i den ene arm og den anden arm strakt højt til himlen. En lys rød prik kaldet Betelgeuse markerer Orions skulder, og denne stjernes mærkelige dæmpning har betaget skygere i tusinder af år. Aboriginal australiere har måske endda arbejdet det ind i deres mundtlige historier.

i dag ved astronomer, at Betelgeuse varierer i lysstyrke, fordi det er en døende, rød superkæmpestjerne med en diameter omkring 700 gange større end vores sol. En dag vil stjernen eksplodere som en supernova og give menneskeheden en himmelsk forestilling, før den forsvinder fra vores nattehimmel for evigt.

den eventuelle eksplosion forklarer, hvorfor astronomer blev begejstrede, da Betelgeuse begyndte at dæmpe dramatisk i 2019. Den 11. lyseste stjerne faldt i størrelsesorden to og en halv fold. Kunne Betelgeuse have nået slutningen af sit liv? Selvom det var usandsynligt, fik ideen om en supernova, der optrådte i jordens himmel, offentlighedens opmærksomhed. og nu giver nye simuleringer astronomer en mere præcis ide om, hvad mennesker vil se, når Betelgeuse til sidst eksploderer engang i de næste 100.000 år.

astronomer brugte et program kaldet MESA+STELLA til at simulere, hvad mennesker kan se, når stjernen Betelgeuse eksploderer. De omfattede også observationer indsamlet under Supernova 1987A, som eksploderede i Den Store Magellanske Sky. (Kredit: Jared Goldberg / University of California, Santa Barbara / MESA + STELLA)

Supernova set fra jorden

med alle spekulationer om, hvordan en Betelgeuse-supernova ville se ud fra jorden, University of California, Santa Barbara, astronom Andy Hvordan blev træt af beregningerne bag konvolutten. Han satte problemet til et par UCSB-kandidatstuderende, Jared Goldberg og Evan Bauer, der skabte mere præcise simuleringer af stjernens døende dage. astronomerne siger, at der stadig er usikkerhed om, hvordan supernovaen ville spille ud, men de var i stand til at øge deres nøjagtighed ved hjælp af observationer taget under Supernova 1987A, den nærmeste kendte stjerne til at eksplodere i århundreder.

livet på jorden vil være uskadt. Men det betyder ikke, at det vil gå ubemærket. Goldberg og Bauer fandt ud af, at når Betelgeuse eksploderer, vil det skinne så lyst som halvmånen-ni gange svagere end fuldmånen — i mere end tre måneder.

” al denne lysstyrke ville blive koncentreret til et punkt,” siger han. “Så det ville være dette utroligt intense fyrtårn på himlen, der ville kaste skygger om natten, og som du kunne se om dagen. Alle over hele verden ville være nysgerrige efter det, fordi det ville være uundgåeligt.”

mennesker ville kunne se supernovaen på dagtimerne i omkring et år, siger han. Og det ville være synligt om natten med det blotte øje i flere år, da supernova-efterdybningen dæmpes.

“Når det falder helt, vil Orion mangle sin venstre skulder,” tilføjer Sarafina Nance, et universitet i Californien, Berkeley, kandidatstuderende, der har offentliggjort flere studier af Betelgeuse.

dette sammenligningsbillede viser stjernen Betelgeuse før og efter dens hidtil usete dæmpning. Observationerne taget med SPHERE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope i januar 2019 og December 2019 viser, hvor meget stjernen er falmet, og hvordan dens tilsyneladende form har ændret sig. (Kredit: ESO / M. Montargrius et al.)

Betelgeuse Vis

der er ingen grund til at bekymre sig om stjernens eksplosion. En supernova skal ske ekstremt tæt på jorden for at strålingen kan skade livet — måske så lidt som flere dusin lysår, ifølge nogle skøn. Betelgeuse er langt uden for dette område, med nylige undersøgelser, der tyder på, at det sidder omkring 724 lysår væk, godt uden for fareområdet.

men supernovaen kunne stadig påvirke jorden på nogle overraskende måder. For eksempel påpeger han, at mange dyr bruger månen til navigation og er forvirrede af kunstige lys. Tilføjelse af et andet objekt så lyst som månen kan være forstyrrende. Det er ikke kun dyrelivet, der ville blive forstyrret, enten; ironisk nok ville astronomerne selv have svært ved det.”astronomiske observationer er allerede vanskelige, når månen er lys,” siger han. “Der ville ikke være nogen” mørk tid ” i et stykke tid.”

selv at studere Betelgeuse ville være en unik udfordring. Det lyse lys ville overvælde deres instrumenter. “vi kunne ikke observere det med de fleste jordbaserede teleskoper, eller de fleste i rummet, enten som hurtig eller Hubble-Rumteleskopet,” tilføjer han. I stedet skulle de ændre deres teleskoper for at samle langt mindre lys.

og hvis Betelgeuse trodser oddsene og sprænger i vores levetid, siger astronomer, at der vil være rigelig advarsel. Instrumenter på jorden ville begynde at detektere neutrinoer eller gravitationsbølger genereret af eksplosionen så meget som en dag i forvejen.

“Forestil dig, at en god del af verden holder sig op og stirrer på Betelgeuse, venter på, at lysvisningen starter, og en jubel går op rundt om planeten, når den gør det,” siger han.

denne collage kigger ind på stjernebilledet Orion (til venstre) til et af de skarpeste billeder, der nogensinde er taget af Betelgeuse (yderst til højre). (Kredit: ESO, P. Kervella, digitaliseret Sky Survey 2 og A. Fujii)

for at fange en døende stjerne

men for forskere behøver Betelgeuse ikke at eksplodere for at være interessant. Det er stort og lyst, hvilket gør det relativt nemt at studere.”det er fascinerende fra en astronoms perspektiv, fordi vi kan studere en stjerne, der nærmer sig slutningen af sit liv ganske tæt,” siger Nance. “Der er nogle fascinerende fysik foregår i den interne struktur af Betelgeuse.”

deres bedste gæt på, hvad der foregår lige nu, stammer fra, hvad astronomer allerede ved om stjernen og andre som den. Som Nance forklarer, viser denne forskning, at Betelgeuses lysstyrke kan ændre sig af en række årsager. Nogle astronomer har endda mistanke om, at flere forskellige dæmpningsmekanismer spiller ud på en gang.

da deres atombrændstof løber tør nær slutningen af deres liv, begynder røde superkæmpestjerner at opblussen og danne voksende konvolutter af gas og støv. Og da denne konvolut bliver større, vokser stjernens lysstyrke. Men det er ikke den eneste måde, en stjerne som Betelgeuse kan dæmpe og lyse på. Røde superkæmpestjerner har også enorme konvektive celler på deres overflader — som meget større versioner af dem på vores sol — hvor turbulens får varmt materiale til at stige inde fra stjernen. Når det når overfladen, bryder en del af dette materiale voldsomt ud i rummet som en kæmpe, radioaktiv belch, som midlertidigt kan ændre dens lysstyrke.

og Betelgeuses dæmpning kan endda være bevis for, at det er ved at eksplodere. Når materiale bryder ud fra en døende stjernes overflade, kolliderer det typisk, hvilket får det til at skinne lysere. Imidlertid, Nance siger, at det er muligt, at dette materiale indhyller stjernen i stedet, gør det svagere.

uanset årsagen, bør den mærkelige opførsel i sidste ende give ny indsigt i de døende dage af røde superkæmpestjerner. Og menneskeheden vil have et forreste sæde.

“Betelgeuse giver en fantastisk ramme for astronomer til at studere disse sidste faser af atomforbrænding, før den eksploderer,” siger Nance.