?

Log in

dragon

Рубиновая брошь небесного охотника

Вторая - красноватою была,
Но не багрово-адовым огнем:
Она была, как искорка, светла,
Заброшенная в небо очагом.
(С) я. "Баллада о трех звездах
".

Самая большая видимая звезда

На правом плече Ориона, в венце Зимнего Шестиугольника, сияет в зимних небесах красавица Бетельгейзе.



Созвездие Ориона. Бетельгейзе - красновато-оранжевая звезда в левом верхнем углу созвездия.

Эту звезду не зря называют альфой Ориона, хотя ослепительный голубоватый Ригель - на фотографии в правом нижнем углу - большую часть времени ярче нее. Бетельгейзе - во многих отношениях уникальная звезда, которую уже много лет исследуют астрономы и открывают все новые и новые интересные факты.

Во-первых, Бетельгейзе - одна из самых больших звезд во Вселенной. Ее диаметр больше диаметра Солнца примерно в тысячу раз. Даже самая большая из известных звезд, VY Большого Пса, превосходит Бетельгейзе по диаметру всего в два раза (и, соответственно, в восемь раз по объему). Так что эта звезда не зря носит гордое звание красного сверхгиганта.

Если бы она была на месте Солнца, она почти заполнила бы орбиту Сатурна:



Только восемь известных звезд (все - красные гипергиганты) превосходят Бетельгейзе по объему, но все они на земном небе выглядят очень тускло. Причина проста: Бетельгейзе намного ближе их всех.

До Бетельгейзе 640 световых лет, и в масштабах Галактики это очень мало. Бетельгейзе - самый близкий к нам сверхгигант.

Из этого следует интересный вывод: Бетельгейзе на земном небе имеет самый большой видимый диаметр из всех звезд (конечно, после Солнца.)

Понятно, что все, что по диаметру меньше угловой минуты, человеческим глазом воспринимается как точка. Угловые диаметры абсолютно всех звезд (кроме Солнца) меньше угловой минуты, поэтому они все выглядят точками. На самом деле, конечно, все их угловые диаметры различны. Угловой диаметр Бетельгейзе был впервые определен в 1920 году как 0.047 угловой секунды, что было наибольшим из известных тогда угловых диаметров звезд. С тех пор, правда, была обнаружена невидимая в северном полушарии звезда R Золотой Рыбы, угловой диаметр которой оказался 0.057 угловой секунды. Но она и в южном-то полушарии почти не видна: в максимуме блеска с трудом видна невооруженным глазом, а в минимуме ее не в каждый телескоп можно разглядеть. R Золотой Рыбы такая холодная, что излучает в основном инфракрасное излучение. Но с тех пор угловые измерения были уточнены, и для Бетельгейзе видимый диаметр определен от 0.056 до 0.059 угловой секунды, что возвращает ей утерянные позиции самой большой видимой звезды. Не так-то просто потеснить королеву зимних небес!

Неудивительно, что Бетельгейзе была первой звездой, для которой были получены фотографии диска. То есть на которых звезда выглядела не точкой, а диском. (То, что яркие звезды выглядят дисками на вышеприведенной фотографии - условность изображения, которое может передать различие в яркости только различием в размере). Фотография была сделана орбитальным телескопом "Хаббл" в 1995 году.

Вот это историческое изображение в ультрафиолетовом свете (NASA/ESA credit):



Понятно, что цвета на фотографии условны: чем краснее, тем холоднее. Яркое пятно около центра звезды считается одним из ее полюсов, то есть ось вращения Бетельгейзе направлена почти что на нас, но немного в сторону.

Совсем недавно, а именно в июле прошлого (2009) года, на наземном телескопе Very Large Telescope (VLT) в Чили были сделаны новые фотографии Бетельгейзе. Вот одна из них:



(Photo published here)

На полученных фото видно, что у Бетельгейзе есть хвост. Этот хвост тянется на шесть радиусов самой Бетельгейзе (сравнимо с расстоянием от Солнца до Нептуна). Что это за хвост, почему он там и что означает, ученые пока сами не знают, хотя предположений есть множество.

Замеряя Бетельгейзе

Интересно привести основные параметры Бетельгейзе. Мы увидим, что почти по всем параметрам Бетельгейзе оказывается одним из "призеров" известной Вселенной.

По диаметру, как уже было сказано, Бетельгейзе превосходит Солнце примерно в тысячу раз. Очень сложно точно определить диаметр и расстояние от Солнца одиночной звезды, а у Бетельгейзе спутников не обнаружено (хотя очень возможно, что они есть, просто их не удается разглядеть рядом с такой громадиной). Зато Бетельгейзе такая огромная, что ее диаметр удалось измерить "непосредственно", т.е. с помощью интерферометра - эту операцию удавалось применить к очень небольшому числу звезд, и Бетельгейзе была первой.

По массе Бетельгейзе превосходит Солнце примерно в 15 раз (от 10 до 20 - вот измерить массу одиночной звезды это вообще высший пилотаж астрометрии, точнее пока не удалось). Как же так, по диаметру в тысячу раз больше, значит, по объему в миллиард раз больше, а по массе всего в 15 раз, какая же там плотность? А вот такая. А если учитывать, что ядро звезды намного плотнее ее наружных слоев, то внешние слои Бетельгейзе намного разреженнее всего, что мы можем себе представить, кроме межзвездного пространства, в каковое Бетельгейзе, как и почти всякая звезда, переходит очень постепенно, т.е. нельзя точно установить, где кончается звезда и начинается межзвездное пространство. Но тем не менее пятнадцать масс Солнца - это весьма много для звезды. Только 120 известных звезд тяжелее Бетельгейзе.

Во сколько же раз Бетельгейзе превосходит Солнце по яркости? В сто тридцать пять тысяч раз! Правда, это с учетом инфракрасного излучения, а в видимом свете примерно в сто тысяч раз. То есть если мысленно поместить Бетельгейзе и Солнце на одинаковом расстоянии, Бетельгейзе была бы в сто тысяч раз ярче Солнца. В списке самых мощных известных звезд Бетельгейзе занимает примерно двадцать пятую позицию (примерно, потому что точная яркость многих гипергигантов точно не известна). Если поместить Бетельгейзе на стандартное расстояние в десять парсеков от Земли (около 32 световых лет), то она была бы видна днем, а ночью предметы отбрасывали бы при ее свете тени. Но лучше ее туда не помещать, потому что излучение сверхгиганта - это такая штука, на которую живым существам лучше смотреть издали. Похоже, что отсутствие близких сверхгигантов (любого цвета) - одно из условий жизни на Земле.

Температура поверхности Бетельгейзе - три с половиной тысячи кельвинов (ну и обычных градусов тоже близко к тому). Для звезды это немного; наше Солнце имеет температуру поверхности 5700 К, то есть в два раза горячее. То есть Бетельгейзе - это "холодная" звезда, одна из самых холодных известных звезд. Температура звезды определяет ее цвет, точнее оттенок свечения. Те загадочные люди, которые ухитряются видеть звезды цветными, однозначно определяют цвет Бетельгейзе как выраженно красноватый (см. эпиграф). Поэтому Бетельгейзе и называется красным сверхгигантом. Не надо думать, что она и правда ярко-красная, как мак: скорее поверхность ее желтовато-оранжевая.



Предположительно, так выглядит поверхность Бетельгейзе.

Выше я упомянула, что видимый диаметр Бетельгейзе - от 0.056 до 0.059 угловой секунды. Такой разброс не из-за неточности измерений. А из-за того, что само тело звезды пульсирует с приблизительным периодом в несколько лет, меняя и размеры, и яркость. Логичным было бы предположить, что при уменьшении размеров яркость звезды тоже будет уменьшаться, но на самом деле все происходит ровно наоборот: в минимуме размеров Бетельгейзе приобретает максимальную яркость. В максимуме блеска Бетельгейзе оказывается ярче Ригеля, звездная величина которого 0.18, то есть самой яркой звездой в созвездии. Поэтому и по блеску Бетельгейзе вполне имеет право на обозначение Альфа Ориона.

Само по себе это неудивительно: разогрев звезды при сжатии - общее место в астрофизике (происходит из-за перехода гравитационной потенциальной энергии в кинетическую, кто знает формулировку точнее, поправьте меня). Но вот почему Бетельгейзе так пульсирует? Какие именно процессы происходят у нее внутри? Этого никто не знает.

Недолгая юность гигантской звезды

Помните, мы говорили о том, насколько юн Сириус - всего 250 миллионов лет? Так вот, Бетельгейзе по сравнению с Сириусом дитя малое: ей всего 10 миллионов лет! Когда она загорелась, на Земле динозавры уже давно вымерли, млекопитающие уже заняли основное положение на суше, континенты уже почти приняли свои текущие очертания, воздвигались самые юные горные системы (включая Гималаи). Осознайте, что Уральские горы намного старше Бетельгейзе!

Но в отличие от Сириуса, который непонятно откуда взялся, очень даже понятно, откуда взялась Бетельгейзе.

Орион - уникальное созвездие: звезды в нем не только для наших глаз, но и в реальности довольно близки друг к другу в пространстве. И по возрасту тоже близки. Дело в том, что большую часть Ориона занимает гигантская туманность - Молекулярное Облако Ориона, в котором идут интенсивные процессы звездообразования (то есть это "звездная колыбель", к тому же чуть ли не самая близкая к Земле). Молодые звезды разлетаются из этой туманности во все стороны. Из этих-то молодых, горячих голубых звезд, примерных ровесников, сравнительно недалеко улетевших от места своего рождения, и состоит Орион.

Но если все остальные звезды в Орионе горячие до голубизны (что характерно для молодых звезд), то почему Бетельгейзе-то красная?

Потому что большая очень.

Время жизни звезды определяется тем, за сколько времени в ядре звезды водород полностью превращается в гелий (народ, ликбез о том, почему горят звезды, писать надо?) Казалось бы, чем больше и тяжелее звезда, тем больше в ней водорода, и тем дольше она должна гореть. Но тут опять все наоборот: чем больше и тяжелее звезда, тем больше температура у нее в ядре и тем быстрее идет там термоядерная реакция. Поскольку Бетельгейзе родилась тяжелее и больше своих сверстников Ригеля, Беллатрикс и других звезд Ориона, водород у нее в ядре горел быстрее и всего за несколько миллионов лет выгорел. А после выгорания водорода в ядре для звезды наступает предсмертная стадия - превращение в красного гиганта. В случае Бетельгейзе, она превратилась в красного сверхгиганта.

То есть несмотря на то, что по возрасту Бетельгейзе одна из самых юных звезд во Вселенной, она уже на пороге смерти.  Увы, крупные горячие звезды живут очень недолго, отживая свою бурную жизнь всего за несколько миллионов лет. Известно еще несколько красных гипергигантов, которые вступили в последнюю фазу своего развития, но все они находятся от нас очень далеко. Поэтому Бетельгейзе предоставляет уникальную, хотя и грустную возможность, изучения последней фазы жизни звезды со сравнительно близкого расстояния.

Известно, что за последние 15 лет Бетельгейзе сократилась в диаметре на 15 процентов. Это постоянное сокращение, не связанное с пульсациями. Математические модели звезд говорят, что подобное сокращение размера - тоже признак приближения конца эволюции звезды.

Что будет с Бетельгейзе дальше? Это вам не мирный Сириус-Главный, ныне Сириус B, который просто тихо сбросил свои алые оболочки и превратился в белого карлика. Масса Бетельгейзе так велика, что ей предстоит сбросить оболочки в одном из грандиознейших взрывов, которые известны Вселенной - во вспышке Сверхновой звезды.

И это будет самая близкая к Земле Сверхновая, возможно, за все время существования Земли. Именно потому, что ближе нет и не было ни одного сверхгиганта: сверхгиганты обречены заканчивать свою эволюцию во вспышках Сверхновых, остатки Сверхновых характерны и легко определяются, так вот поблизости нет ни одного.

Когда это будет? Бетельгейзе взорвется в течение ближайшего тысячелетия. Возможно, завтра.

Как это будет выглядеть? Вместо сияющей точки на небе появится диск ослепительной яркости, который будет виден днем, а ночью при его свете можно будет читать. Этот диск будет потихоньку тускнеть, и, вероятно, за несколько месяцев ночное небо вернется к нормальному состоянию. На месте Бетельгейзе возникнет изумительной красоты туманность, которую будет видно невооруженным глазом несколько лет. Потом не будет видно ничего.

Что останется от Бетельгейзе? Нет, не белый карлик - для этого она слишком тяжелая. Останется нейтронная звезда (пульсар) или черная дыра.

Как это повлияет на жизнь на Земле? Скорее всего никак. Бетельгейзе находится достаточно далеко от Земли, чтобы жесткое излучение от вспышки Сверхновой рассеялось в пространстве, не достигнув Солнечной системы, а то, что долетит, отразится солнечной магнитосферой. Только если бы ось вращения Бетельгейзе была направлена прямо на Землю, вот тогда жесткое гамма-излучение болезненно хлестнуло бы по биосфере. Но мы знаем из хаббловских фотографий, что ось вращения Бетельгейзе проходит в стороне от Земли. Так что небесным фейерверком можно будет любоваться с Земли совершенно безопасно.

Такая же судьба ждет Ригель, Беллатрикс и другие яркие звезды Ориона в течение следующих десятков миллионов лет. До превращения в красного сверхгиганта Бетельгейзе, очевидно, была такой же горячей голубой звездой, как они. На смену им придут молодые звезды, пока скрытые от нас в глубинах Молекулярного Облака Ориона.

Так что идите и смотрите на Бетельгейзе, пока она еще светит. Небеса не неизменны.

Народ, такой вопрос: надо ли писать обзорную статью про звезды, что они такое, как они устроены, какие они бывают, как эволюционируют? Будет ли вам интересен такой материал?

Comments

Очень и очень! А какая у нее была бы звездная величина на стандартном расстоянии? (в 32 световых года)
Википедия говорит, что абсолютная звездная величина у нее -5.14.
Спасибо большое, очень интересно. Хотя и читала в других местах информацию, но вы очень занимательно её излагаете :)
Спасибо на добром слове. А какую информацию вы читали по поводу Бетельгейзе, если не сложно? И где?
Простите, сейчас не вспомню. Всю научно-популярную подряд, начиная со старого советского школьного учебника по астрономии, и даже раньше - с детской энциклопедии 50-х годов, купленной ещё дедушкой для мамы.
Астрономия и палеонтология - увлечения детства :)
Обзорная статья - да, это было бы интересно.

Небольшое дополнение: у меня в ЖЖ лежит красивая анимация с размерами звезд http://ksann.livejournal.com/240348.html#cutid1 Тяжелая, больше 1 МБ.
Ок, значит буду готовить обзор.
За анимацию спасибо, это известный мультфильм, есть в частности на youtube. Некоторые данные в нем некорректны или устарели, например размер Солнечной системы указан как намного меньший, чем Бетельгейзе, что есть откровенная неправда; а также Бетельгейзе указана как меньше Антареса, что связано с недавним уточнением расстояния до оной (раньше она считалась на расстоянии 430 св. лет, и соответственно размер рассчитывался как меньший.) К сожалению, такое соотношение Бетельгейзе и Антареса указывается практически во всех образовательных видео на тему сравнительных размеров звезд, какие я находила на youtube.
Одно время была одна очень красивая gif-анимация с корректными сравнительными размерами звезд, но куда-то исчезла, я не могу ее найти.
В обзор по звездам обязательно нужно включить какое-то видео на подобную тему.
Ты видела вот это?
http://news.mail.ru/society/3404393/
Нормальной ссылки на оригинал нет. Слушай, что такое "голубая отставшая звезда" - есть такой термин, или это переводческий перл? От кого отставшая?
Именно эту статью не видела, но, конечно, англоязычные публикации на тему того, что Бетельгейзе стала меньше на 15 процентов, видела, это и в посте есть. Все, что касается "голубых отставших звезд", гугль показывает в одном и том же многократно растиражированном совпадающем тексте, который ссылается на журнал Nature. Собственно, данная статья включает этот текст полностью, начиная со слов "Ученые установили..." (слово "ранее" добавлено "авторами" статьи). Ссылки на оригинал нет нигде. Не знаю политику журнала Nature относительно интернет-публикаций, но в любом случае данный текст и данный термин у меня доверия не вызывает.
Научная новость от мэйлру не может вызывать доверия по определению: это перлогенератор, фабрика искусственного жемчуга. Несчастные мюмлы даже не знали, что Бетельгейзе может и взорваться (если бы знали, это было бы в заголовке :))). С другой стороны, они ничего не выдумывают, а только путают. Эта новость - наверняка в девичестве англоязычная, местами скалькированная, местами пересказанная в меру их разумения. Вот я и думаю, откуда взялась "отставшая", что это было до испорченного телефона. Какая же она отставшая, когда она, наоборот, быстроживущая, ты пишешь.

С днем рождения, кстати. :)
Судя по исходному тексту, в нем ни слова не было про Бетельгейзе. Было про какие-то звезды в шаровых скоплениях. Бетельгейзе добавили впоследствии, явно на шару - к звездам шаровых скоплений она отношения не имеет.

Спасибо :-)
Да. Перечитала и не поняла, по какому принципу они обобщили Бетельгейзе и эти голубые звезды. И то, и то про эволюцию звезд, разве что так. А тома-страницы статьи в Нейчур ты нигде не видишь? Мне уже интересно стало.

Кто читает новостную ленту мейлру, хорошо видно по комментам. (И плюс мы: за рассадником научных мифов нужно приглядывать.) Мейлру и платит, кому же еще платить? Но мало. Умные люди читают Сергея Попова на Элементах и ленту Астронета, но они тебе не конкуренты, у них другие задачи. Так что пиши.
Нет, нигде не вижу. Дело в том, что начиная со слов "Ученые установили", текст копируется один в один. Я, конечно, не проверяла все 100 вариантов, но вряд ли в этом есть смысл. В статье по ссылке есть "элемент творчества" - добавили про Бетельгейзе и слово "Ранее"; остальное скопировано.
У меня есть подозрение, что под "отставшими голубыми звездами" подразумеваются яркие голубые переменные (luminous blue variables) - тоже звезды, которые вроде бы считаются в конце эволюции, но при этом голубые; это не новость, просто данные звезды почти не изучены, ибо, к счастью, далеко (как и любая космическая экзотика - для белковой жизни чем дальше, тем лучше). Для того, чтобы спрогрессировать в яркую голубую переменную, у Бетельгейзе слишком мала масса, они все на возможном пределе массы (150 солнечных). Опять же, при чем тут двойные системы и аккреция массы с одной звезды на другую - понять не могу. Такое впечатление, что кто-то, вообразивший, что что-то понимает в астрономии, свалил в одну статью несколько несвязанных между собой фактов и обрывков теорий, и результат выдал на mail.ru. Не знаю, мне было бы очень стыдно.
А кто такие Сергей Попов на Элементах и лента Астронета?
Стыдно и мейлру - две вещи несовместные. Нет, может, им и бывает стыдно, но не за ошибки в материалах о науке. Вот если Ксюшу Собчак неверно процитируют, это да, это плохо. Астронет я тебе показывала: http://www.astronet.ru/ , Элементы - соответственно, elementy.ru , один из лучших научно-популярных ресурсов рунета, я считаю. А Сергей Попов - молодой (т.е. младше нас :) астроном или астрофизик, я не очень разбираюсь - он для них пишет.
Поняла: это у них было late, небось. Что-нибудь такое.
A red giant is a luminous giant star of low or intermediate mass (roughly 0.5–10 solar masses) in a late phase of stellar evolution.
Не запаздывающая, а поздняя. Господи. А ты еще спрашиваешь, писать тебе или не писать. ;)
На сочетание слов late blue star гугль не выдает ничего осмысленного. Неудивительно: слово late в астрономии твердо связано со спектральными классами K и M ("поздние спектральные классы"), обозвать голубую звезду late астроному будет тяжко.
Вероятно, какая-то новостная лента услышала звон, не зная, где он, перевела какую-то статью в Nature с непроверенной гипотезой (такие публикуются достаточно часто, просто потому, что если она подтвердится, то чтобы иметь возможность доказать приоритет открытия), а результат примерно за месяц растиражировали аж в 100 раз. Кто додумался связать этот текст с Бетельгейзе, я сказать не могу.
Интересно, кто тиражирует эти тексты, кому это надо и кто за это платит?
Боюсь, что читатели новостей mail.ru не читают мой ЖЖ... (это, наверно, к лучшему).
жесткое излучение от вспышки Сверхновой рассеялось в пространстве, не достигнув Солнечной системы, а то, что долетит, отразится солнечной магнитосферой

Излучение не отразится, оно поглотится в атмосфере. Но не всё. Ультрафиолетовое особенно.

Отразятся частицы, но они прилетят много позже
Спасибо за уточнение.
Спасибо большое!
Сидим с дочкой, читаем Ваши статьи про звезды. О-очень интересно и познавательно!!!
Пожалуйста! Я рада, что вы заинтересовались, особенно что заинтересовалась дочка.
Оставайтесь с нами, планируются новые статьи по астрономии!
>До Бетельгейзе 640 световых лет
Правильно я понимаю, что в реальности вполне возможно, что она взорвалась буквально вчера, а мы узнаем об этом только лет через 500?
Правильно.
Жаль, что мы скорее всего этого захватывающего зрелища не увидим.
...не совсем верно если взорвалась вчера то узнаем через 639 лет и 363 дня...а если Бетельгейзе рванула 638 лет назад...я бы этого не хотел думаю статья слишком оптимистична на счет вреда для Земли
...г-жа Адиброва радуйтесь что не увидите этого захватывающего зрелища недавно была передача вроде по Дискавери со Стивеном Хокином там научно обосновали что смерть Бетельгейзе разрушит все живое на Земле