Подозрителна слабост на светлината в рамото на Орион: Предстои ли свръхнова в космическия квартал?

Най-известното зимно съзвездие се е променило. Това може да е предвестник на космическо мегасъбитие. Какво щеше да стане тогава?

Ако погледнете към небето след здрач през следващите месеци, бихте могли да станете свидетели на грандиозно зрелище: експлозията на звездата "Бетелгейзе" в съзвездието Орион. В момента Бетелгейзе играе малко лудо, което може да е знак за близкия му край.

Учените по целия свят са очаровани. „Това би било сензация и лично за мен една детска мечта би се сбъднала“, казва Дитер Брайтшверт, директор на Центъра за астрономия и астрофизика към TU Берлин.

През последните 1000 години хората са могли да наблюдават смъртта на такава звезда с невъоръжено око само два пъти - през 1572 и 1604 г. Но тъй като наблюдателите на небето по това време не са могли да видят двете взривяващи се звезди предварително със средствата, с които разполагат, те интерпретират тази ярка Светва като "Нова Стела", т.е. като нова звезда. Ето защо експлозивната смърт на звезда и днес се нарича свръхнова.

Това, което виждаме, беше отдавна

Изследователите на суперновата имат трудности. Според Breitschwerdt, той започва с наблюдението: „Досега не е наблюдавана звезда-предшественик на свръхнова малко преди експлозията си.“ В космоса няколко звезди експлодират всяка секунда. Почти всички тези звездни бедствия обаче се случват в далечни галактики. Ето защо те се откриват само след това и въпреки яркостта им, в най-добрия случай с телескопи. С Бетелгейзе обаче скоро може да удари звезда в нашия собствен Млечен път, който според космическите стандарти също грее на прага ни. Той е "само" на около 640 светлинни години от нас.

Дори думата „скоро“ трябва да бъде категоризирана космически: Това може да се случи днес - или след сто хиляди години. И ако свръхновата на Бетелгейзе наистина е светила на нощното небе днес, това щеше да се случи преди 640 години. Новината за звездната експлозия щеше да пътува през космоса от късното Средновековие, за да стигне до нас днес.

Астрофизиците отдавна включват Бетелгейзе в списъка си със звездни затворници. Един от най-ясните признаци на приближаващия му край е червеникавият му цвят, който вече може да се види с просто око. От него можете да прочетете температурата на външните му газови слоеве, които излъчват тази червеникава светлина. Те са само около 3500 градуса. Това е много по-хладно, отколкото например повърхността на слънцето, чиято жълтеникаво-бяла светлина показва температури от почти 6000 градуса.

Обем от милиард слънца

Въпреки сравнително хладната си и следователно тъмна повърхност, ние виждаме Бетелгейзе като една от най-ярките звезди в небето. От изобилието от светлина, пристигаща на земята, и от разстоянието му може да се изчисли, че тя излъчва около 100 000 пъти повече светлина от слънцето. Тази голяма светимост въпреки хладната повърхност позволява само едно заключение: Betelgeuse е много голяма. Светлинната точка на небето всъщност е огромна звездна сфера, с 20 пъти по-голяма маса от слънцето - но значително по-малка плътност: нашето слънце ще намери място в нея около милиард пъти. Следователно Betelgeuse е може би една от най-големите звезди в Млечния път, отличен пример за тип, който астрономите наричат „червените супергиганти“.

Подобно на всички звезди, Бетелгейзе също се загрява от радиацията, която се отделя, когато атомните ядра се сливат в плътния си, горещ център. И както при всички звезди, и в Бетелгейзе първоначално само атомните ядра на водорода са слети с атомни ядра на хелий.

В масивна звезда обаче този термоядрен реактор работи с пълна скорост и консумира много водород. Въпреки че Betelgeuse не свети от 10 милиона години, той вече черпи енергията си от поне един допълнителен източник: атомните ядра на хелий отдавна са се слели в него. Това създава въглерод и кислород.

Запалването на сливането на хелий в горещия корем на Бетелгейзе повишава радиационното налягане в него. И това от своя страна надуло външните си газови слоеве в червения свръхгигант, който виждаме днес. Настоящото му кратко описание е: гореща сърцевина, хладна, изключително обемна обвивка, която въпреки това излъчва много светлина като цяло.

Енергийна криза, когато сърцевините вече не се сливат

Като попълване на енергия за това високо ниво на радиация, Betelgeuse ще запали нови сливания на атомни ядра с увеличаване на възрастта, в които се изграждат все по-големи атомни ядра: натрий, неон, магнезий, кислород и др. е - или е пристигнал преди 640 години.

Но ако така нареченото „изгаряне на силиций“ вече е започнало там, краят не е далеч. Желязото ще се произвежда от силиций в сложни ядрени реакции. Желязото обаче вече не е друго гориво за реактора за синтез на звезда. Веднага след като Бетелгейзе започне да се пълни с желязо, производството на енергия на неговата звездна електроцентрала спира. Това също така намалява централното налягане на газ и радиация, които след това нямат нищо, което да противодейства на теглото на обвивката на звездата. И тогава всичко върви много бързо. Външните газови маси започват да падат навътре.

Там те удрят плътната сърцевина на желязото, биват хвърлени назад и отново се състезават навън. Хаосът от рушащи се и отхвърлени газови маси превръща гравитационния колапс на звездата в експлозия на силно нагрята звездна материя. В продължение на седмици горещите газови маси, които се разминават, ще излъчват толкова светлина, колкото са милиарди нормални звезди, взети заедно. Свръхновата на Бетелгейзе може да се види в небето на земята в продължение на седмици като блестяща, блестяща „звезда“, която ще озарява нощите като пълнолуние.

Неутронна звезда или черна дупка

Вътрешното плътно ядро на бившата звезда обаче ще оцелее при експлозията и ще бъде допълнително компресирано и кондензирано от собствената си гравитация. Крайното му състояние ще зависи от оставащата маса. Ако е по-малко от около две слънчеви маси, нейният колапс ще завърши с атомни ядра и електрони, които се сливат и образуват неутрони. Получената „неутронна звезда“ ще бъде само на десет до двадесет километра.

Неговата материя ще бъде толкова плътно опакована, че дори натрупана чаена лъжичка от нея ще съдържа толкова маса, колкото във Великата Хеопсова пирамида. Ако обаче рушащият се бивш център на Бетелгейз трябва да съдържа повече от две слънчеви маси, неговият колапс няма да завърши с невъобразимо плътна неутронна звезда. В този случай нямаше да има задръжка срещу по-нататъшното му сриване в черна дупка.

Но все още не е толкова далеч. Betelgeuse все още е жива и блести. Малко съобщение от астронома Едуард Гуинан от Университета на Виланова в Пенсилвания (САЩ) в „Astronomer’s Telegram“ на 8 декември 2019 г. може скоро да се окаже очакваното му известие за некролог. Тя превърна звездния старец в световна медийна звезда: Бетелгейзе стана значително по-тъмна. Както показват измерванията на неговия спектър, повърхностната му температура също е спаднала с над 150 градуса.

Тъмен предвестник?

Дори неопитни наблюдатели на небето могат да го видят на пръв поглед: съзвездието Орион вече не изглежда като в паметта. Доскоро Бетелгейзе, лявата раменна звезда от наша гледна точка, беше седмата по яркост от всички звезди в небето. Но сега дори не блести в първите двадесет. На въпрос Едуард Гуинан каза, че слабостта на светлината на Бетелгейзе не само продължава, но че яркостта му дори е намаляла още повече. Но че намаляването на яркостта предвещава нейната свръхнова е всичко друго, но не и сигурно.

По-голямата част от астрономите дори не са съгласни, например Breitschwerdt: „Мисля, че най-правдоподобното обяснение за намаляването на яркостта е нестабилността в производството на енергия, което е доста често при свръхгигантите.“ В резултат на това Бетелгейзе пулсира и по този начин периодично променя яркостта си. Едуард Гуинан също се стреми към тази интерпретация, но посочва и друго възможно обяснение: „Може би нестабилната звезда е изхвърлила по-голям газов облак, който се е охладил и сега временно отслабва звездната светлина“.

Всъщност астрономите отдавна наблюдават повече или по-малко редовни колебания в яркостта на Betelgeuse. Но никога не е било толкова тъмно, колкото сега. Във всеки случай Гуинан казва още, че в момента „често гледа към небето, за да се увери, че на негово място не грее много по-ярка звезда“.

Свръхновата като (първоначален) произход на живота

Това би било смърт, но и акушерство. Защото свръхновите, според Гуинан, са от голямо значение за космоса и неговата история: „Нови звезди и нови планети се раждат от газа, който се изхвърля в космоса по време на свръхнова.“

Взривният облак на всяка свръхнова съдържа цялото химическо богатство на веществата, които звездата преди това е изградила в горещия си корем по време на ядрените си сливания. Освен това повечето от останалите липсващи атомни ядра, които звездата не е могла да изгради, но които днес също принадлежат към периодичната система на елементите, се образуват в разгара на експлозията на свръхнова. Само след безбройни смъртни случаи като тази, една скучна водородна вселена постепенно се превърна в химически рай през своята 13,7 милиарда годишна история. Само при него животът можеше да възникне - поне веднъж тук на земята, може би и другаде.

повече по темата

Астрономия Далечна звезда, открита в космоса

Ако в даден момент през следващите седмици, месеци или години наистина преживеем свръхновата Бетелгейзе, не трябва просто да се удивляваме на небесния спектакъл. Също така трябва да помним, че ние самите сме звезден прах и че звездите в мозъка ни са разбрали откъде идва.