om du stargaze på en klar vinternatt är det svårt att missa konstellationen Orion jägaren, med sin sköld i ena armen och den andra armen sträckt högt mot himlen. En ljus röd prick som heter Betelgeuse markerar Orions axel, och den här stjärnans konstiga dimning har fängslat skygazers i tusentals år. Aboriginal australier kan till och med ha arbetat med sina muntliga historier.idag vet astronomer att Betelgeuse varierar i ljusstyrka eftersom det är en döende, röd supergiant stjärna med en diameter som är cirka 700 gånger större än vår sol. En dag kommer stjärnan att explodera som en supernova och ge mänskligheten en himmelsk show innan den försvinner från vår natthimmel för alltid.

den eventuella explosionen förklarar varför astronomer blev upphetsade när Betelgeuse började dämpa dramatiskt under 2019. Den 11: e ljusaste stjärnan sjönk i storlek två och en halv gånger. Kan Betelgeuse ha nått slutet av sitt liv? Även om det var osannolikt, fick tanken på en supernova som dyker upp i jordens himmel allmänhetens uppmärksamhet.

och nu ger nya simuleringar astronomer en mer exakt uppfattning om vad människor kommer att se när Betelgeuse så småningom exploderar någon gång under de närmaste 100 000 åren.

astronomer använde ett program som heter MESA+STELLA för att simulera vad människor kan se när stjärnan Betelgeuse exploderar. De inkluderade också observationer samlade under Supernova 1987A, som exploderade i det stora magellanska molnet. (Kredit: Jared Goldberg / University of California, Santa Barbara/MESA + STELLA)

Supernova sett från jorden

med alla spekulationer om hur en Betelgeuse supernova skulle se ut från jorden, University of California, Santa Barbara, astronom Andy Howell blev trött på beräkningarna bakom kuvertet. Han satte problemet till ett par UCSB-doktorander, Jared Goldberg och Evan Bauer, som skapade mer exakta simuleringar av stjärnans döende dagar. astronomerna säger att det fortfarande finns osäkerhet om hur supernova skulle spela ut, men de kunde öka sin noggrannhet med hjälp av observationer som tagits under Supernova 1987A, den närmaste kända stjärnan att explodera i århundraden.

livet på jorden kommer att vara oskadd. Men det betyder inte att det kommer att gå obemärkt förbi. Goldberg och Bauer fann att när Betelgeuse exploderar kommer det att lysa lika ljust som halvmånen-nio gånger svagare än fullmånen — i mer än tre månader.

”All denna ljusstyrka skulle koncentreras till en punkt”, säger Howell. ”Så det skulle vara denna otroligt intensiva fyr på himlen som skulle kasta skuggor på natten och som du kunde se under dagtid. Alla över hela världen skulle vara nyfiken på det, för det skulle vara oundvikligt.”

människor skulle kunna se supernova på daghimlen i ungefär ett år, säger han. Och det skulle vara synligt på natten med blotta ögat i flera år, eftersom supernova efterdyningarna dämpas.

”När det bleknar helt kommer Orion att sakna sin vänstra axel”, tillägger Sarafina Nance, en University of California, Berkeley, doktorand som har publicerat flera studier av Betelgeuse.

denna jämförelsebild visar stjärnan Betelgeuse före och efter dess oöverträffade dimning. Observationerna, tagna med SPHERE-instrumentet på ESO: s Very Large Telescope i januari 2019 och December 2019, visar hur mycket stjärnan har bleknat och hur dess uppenbara form har förändrats. (Kredit: ESO / M. Montarg ASICS et al.)

Betelgeuse-showen

det finns ingen anledning att oroa sig för stjärnexplosionen. En supernova måste hända extremt nära jorden för att strålningen ska skada livet — kanske så lite som flera dussin ljusår, enligt vissa uppskattningar. Betelgeuse ligger långt utanför det intervallet, med nya studier som tyder på att den sitter ungefär 724 ljusår bort, långt utanför farozonen.

men supernova kan fortfarande påverka jorden på några överraskande sätt. Till exempel påpekar Howell att många djur använder månen för navigering och är förvirrade av konstgjorda ljus. Att lägga till ett andra objekt så ljust som månen kan vara störande. Det är inte bara vilda djur som skulle störas, antingen; ironiskt nog, astronomer själva skulle ha svårt.

”astronomiska observationer är redan svåra när månen är ljus”, säger Howell. ”Det skulle inte finnas någon” mörk tid ” på ett tag.”

även att studera Betelgeuse skulle vara en unik utmaning. Det starka ljuset skulle överväldiga sina instrument.

” Vi kunde inte observera det med de flesta markbaserade teleskop, eller de flesta i rymden, antingen, som Swift eller Hubble Space Telescope,” tillägger han. Istället måste de ändra sina teleskop för att samla mycket mindre ljus.

och om Betelgeuse trotsar oddsen och spränger i våra livstider, säger astronomer att det kommer att finnas gott om varning. Instrument på jorden skulle börja upptäcka neutrinor eller gravitationsvågor som genereras av explosionen så mycket som en dag i förväg.

”Föreställ dig en bra bråkdel av världen som stannar upp och stirrar på Betelgeuse, väntar på att ljusshowen ska börja och en muntra upp runt planeten när den gör det”, säger Howell.

denna collage zoomar in på konstellationen Orion (vänster) till en av de skarpaste bilderna som någonsin tagits av Betelgeuse (längst till höger). (Kredit: ESO, P. Kervella, Digitized Sky Survey 2 och A. Fujii)

för att fånga en döende stjärna

men för forskare behöver Betelgeuse inte explodera för att vara intressant. Det är stort och ljust, vilket gör det relativt enkelt att studera.

”det är fascinerande ur en astronoms perspektiv eftersom vi kan studera en stjärna som närmar sig slutet av sitt liv ganska nära”, säger Nance. ”Det finns en del fascinerande fysik som pågår i Betelgeuse interna struktur.”deras bästa gissning om vad som händer just nu härrör från vad astronomer redan vet om stjärnan och andra som den. Som Nance förklarar, visar den forskningen att Betelgeuses ljusstyrka kan förändras av ett antal skäl. Vissa astronomer misstänker till och med att flera olika dimningsmekanismer spelar ut på en gång.

när deras kärnbränsle löper ut nära slutet av deras liv börjar röda supergiantstjärnor svälla och bilda växande kuvert av gas och damm. Och när detta kuvert blir större växer stjärnans ljusstyrka. Men det är inte det enda sättet en stjärna som Betelgeuse kan dimma och lysa. Röda supergiantstjärnor har också enorma konvektiva celler på sina ytor — som mycket större versioner av dem på vår sol — där turbulens gör att varmt material stiger inifrån stjärnan. När det når ytan, bryter en del av det materialet våldsamt ut i rymden som en jätte, radioaktiv belch, som tillfälligt kan ändra ljusstyrkan.

och Betelgeuses dimning kan till och med vara bevis på att det håller på att explodera. När material bryter ut från en döende stjärnas yta kolliderar det vanligtvis, vilket gör att det lyser ljusare. Nance säger dock att det är möjligt att detta material höljer stjärnan istället, vilket gör det dimmer.

oavsett grundorsaken, bör det konstiga beteendet i slutändan erbjuda nya insikter i de döende dagarna av röda supergiantstjärnor. Och mänskligheten kommer att ha en främre plats.

”Betelgeuse ger en bra miljö för astronomer att studera dessa sista stadier av kärnbränning innan den exploderar”, säger Nance.