Jeśli oglądasz gwiazdy w pogodną zimową noc, trudno przegapić konstelację Oriona myśliwego, z tarczą w jednym ramieniu, a drugą ręką wyciągniętą wysoko do nieba. Jasnoczerwona kropka o nazwie Betelgeuse wyznacza ramię Oriona, a dziwne przyciemnienie tej Gwiazdy urzekło podniebnych gwiazd od tysięcy lat. Aborygeni Australijczycy mogli nawet przekuć to w swoje historie ustne.

dzisiaj astronomowie wiedzą, że Betelgeuse różni się jasnością, ponieważ jest to umierająca, czerwona gwiazda o średnicy około 700 razy większej niż nasze Słońce. Pewnego dnia gwiazda eksploduje jako supernowa i daje ludzkości niebiański show, zanim zniknie z naszego nocnego nieba na zawsze.

ta ewentualna eksplozja wyjaśnia, dlaczego astronomowie się podniecili, gdy Betelgeuse zaczęło dramatycznie ściemniać w 2019 roku. Jedenasta najjaśniejsza gwiazda spadła w jasności dwa i pół razy. Czy Betelgeuse może zakończyć swoje życie? Choć mało prawdopodobne, pomysł supernowej pojawiającej się na ziemskim niebie przykuł uwagę opinii publicznej.

a teraz nowe symulacje dają astronomom dokładniejsze wyobrażenie o tym, co ludzie zobaczą, gdy Betelgeza w końcu eksploduje w ciągu najbliższych 100 000 lat.

astronomowie użyli programu o nazwie Mesa+STELLA do symulacji tego, co ludzie mogą zobaczyć, gdy gwiazda Betelgeuse eksploduje. Obejmowały one również obserwacje zebrane podczas supernowej 1987a, która eksplodowała w Wielkim Obłoku Magellana. (Kredyt: Jared Goldberg/University of California, Santa Barbara / Mesa+STELLA)

supernowa widziana z ziemi

przy wszystkich spekulacjach na temat tego, jak supernowa Betelgeuse będzie wyglądać z ziemi, University of California, Santa Barbara, astronom Andy Howell zmęczył się obliczeniami z tyłu koperty. Postawił problem parze absolwentów UCSB, Jaredowi Goldbergowi i Evanowi Bauerowi, którzy stworzyli bardziej precyzyjne symulacje umierających dni Gwiazdy.

astronomowie twierdzą, że nadal istnieje niepewność co do tego, jak mogłaby się rozegrać supernowa, ale byli w stanie zwiększyć swoją dokładność dzięki obserwacjom dokonanym podczas supernowej 1987a, najbliższej znanej gwiazdy, która eksplodowała od wieków.

życie na Ziemi będzie nienaruszone. Ale to nie znaczy, że pozostanie niezauważony. Goldberg i Bauer odkryli, że kiedy Betelgeuse eksploduje, będzie świecić tak jasno jak półksiężyc-dziewięć razy słabiej niż Księżyc w pełni — przez ponad trzy miesiące.

„cała ta jasność byłaby skoncentrowana w jednym punkcie”, mówi Howell. „Byłoby to więc niesamowicie intensywne światło na niebie, które rzucałoby cienie w nocy i które można było zobaczyć w ciągu dnia. Wszyscy na całym świecie byliby tym ciekawi, ponieważ byłoby to nieuniknione.”

ludzie byliby w stanie zobaczyć supernową na niebie w ciągu dnia przez około rok, mówi. I będzie widoczny w nocy gołym okiem przez kilka lat, gdy następstwo supernowej przygaśnie.

„zanim całkowicie zanika, Orion będzie tęsknił za lewym ramieniem”, dodaje Sarafina Nance, studentka Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, która opublikowała kilka badań nad Betelgeuse.

to porównanie pokazuje gwiazdę Betelgeuse przed i po jej bezprecedensowym przyciemnieniu. Obserwacje wykonane przy pomocy instrumentu sferycznego na bardzo dużym teleskopie ESO w styczniu 2019 r.i grudniu 2019 r. pokazują, jak bardzo gwiazda wyblakła i jak zmienił się jej pozorny kształt. (Źródło: ESO / M. Montargès et al.

The Betelgeuse Show

nie musisz się martwić o gwiezdny wybuch. Supernowa musi się zdarzyć bardzo blisko ziemi, aby promieniowanie zaszkodziło życiu-być może nawet kilkudziesięciu lat świetlnych, według niektórych szacunków. Betelgeuse znajduje się daleko poza tym zasięgiem, a ostatnie badania sugerują, że znajduje się w odległości około 724 lat świetlnych, daleko poza strefą zagrożenia.

ale supernowa nadal może oddziaływać na Ziemię w zaskakujący sposób. Na przykład Howell wskazuje, że wiele zwierząt używa księżyca do nawigacji i jest zdezorientowanych sztucznymi światłami. Dodanie drugiego obiektu tak jasnego jak księżyc może być uciążliwe. Nie tylko dzika przyroda też byłaby zaburzona; jak na ironię, sami astronomowie mieliby trudności.

„obserwacje astronomiczne są już trudne, gdy Księżyc jest jasny”, mówi Howell. „Przez jakiś czas nie byłoby „mrocznego czasu”.”

nawet studiowanie Betelgeuse byłoby wyjątkowym wyzwaniem. Jasne światło przytłoczyłoby ich instrumenty.

„nie mogliśmy tego zaobserwować za pomocą większości teleskopów naziemnych, ani większości w kosmosie, takich jak Swift lub Kosmiczny Teleskop Hubble 'a”, dodaje. Zamiast tego musieliby zmodyfikować swoje teleskopy, aby zebrać znacznie mniej światła.

a jeśli Betelgeuse się przeciwstawia i wybuchnie w naszym życiu, astronomowie twierdzą, że będzie dużo ostrzeżeń. Instrumenty na Ziemi rozpoczną wykrywanie neutrin lub fal grawitacyjnych generowanych przez eksplozję nawet dzień wcześniej.

„wyobraź sobie, że dobry ułamek świata stoi na nogach i gapi się na Betelgeuse, czeka, aż zacznie się pokaz światła, a radość wokół planety, gdy to nastąpi” – mówi Howell.

ten kolaż przybliża konstelację Oriona (po lewej) do jednego z najostrzejszych zdjęć, jakie kiedykolwiek zrobiono Betelgeuse (po prawej). (Źródło: ESO, P. Kervella, Digitized Sky Survey 2 i A. Fujii)

aby złapać umierającą gwiazdę

ale dla naukowców Betelgeuse nie musi eksplodować, aby być interesującym. Jest duży i jasny, dzięki czemu jest stosunkowo łatwy do nauki.

„to fascynujące z perspektywy astronoma, ponieważ możemy dość dokładnie zbadać gwiazdę, która zbliża się do końca życia”, mówi Nance. „W wewnętrznej strukturze Betelgeuse dzieje się fascynująca fizyka.”

ich najlepsze przypuszczenie co do tego, co dzieje się teraz, wynika z tego, co astronomowie już wiedzą o tej gwieździe i innych podobnych. Jak wyjaśnia Nance, badania pokazują, że jasność Betelgeuse może się zmieniać z wielu powodów. Niektórzy astronomowie podejrzewają nawet, że kilka różnych mechanizmów ściemniania działa jednocześnie.

gdy paliwo jądrowe kończy się pod koniec ich życia, czerwone gwiazdy nadolbrzym zaczynają nadmuchiwać i tworzą coraz większe kopuły gazu i pyłu. W miarę powiększania się tej otoczki, jasność gwiazdy rośnie. Ale to nie jedyny sposób, by Gwiazda taka jak Betelgeuse mogła się przyciemnić i rozjaśnić. Czerwone gwiazdy nadolbrzym mają również ogromne komórki konwekcyjne na swoich powierzchniach-podobnie jak znacznie większe wersje tych na naszym słońcu-gdzie turbulencje powodują, że gorący materiał unosi się z wnętrza Gwiazdy. Po dotarciu do powierzchni, część tego materiału wybucha gwałtownie w Przestrzeń Kosmiczną jak gigantyczny, radioaktywny bełkot, który może chwilowo zmienić swoją jasność.

a ściemnianie Betelgeuse może być nawet dowodem na to, że zaraz wybuchnie. Gdy materiał wybucha z powierzchni umierającej gwiazdy, zwykle zderza się, co sprawia, że świeci jaśniej. Jednak Nance mówi, że jest możliwe, że ten materiał zasłania gwiazdę, czyniąc ją ciemniejszą.

niezależnie od przyczyny, dziwne zachowanie powinno ostatecznie dać nowy wgląd w umierające dni czerwonych supergigantów. A ludzkość będzie miała miejsce w pierwszym rzędzie.

„Betelgeuse stanowi świetne miejsce dla astronomów do badania tych ostatnich etapów spalania jądrowego, zanim wybuchnie”, mówi Nance.