Betelgeza - supergwiazda

Betelgeza. α Orionis. Źródło: Teleskop VLT

Ostatnie etapy życia Betelgezy będą spektakularnym widowiskiem. Ziemia (i być może Ziemianie) będą mogli je oglądać jak gdyby z pierwszego rzędu. Betelgeza, gwiezdny gigant, może być zwana supergwiazdą. Wybuchnąć może teraz, zaraz – lub w ciągu kolejnego 1000000 lat.

Betelgeza to jedna z najjaśniejszych gwiazd na naszym niebie. Można ją bez trudu dostrzec gołym okiem. W Polsce świeci głównie na zimowym niebie, w sposób bardzo charakterystyczny – światłem pomarańczowo – czerwonym. Leży na jednym z „ramion” w gwiazdozbiorze Oriona – Łowcy. Ta nieprawdopodobnie wielka gwiazda znajduje się w odległości około 430 lat świetlnych od Ziemi i jest niemal 100 000 razy jaśniejsza niż nasze Słońce, a także 1000 razy większe od niego. Gdyby Betelgeza zajęła miejsca Słońca w układzie, rozciągałaby się aż do orbity Marsa, a może nawet Jowisza. W pewnym momencie, w ciągu najbliższego1 000 000 lat, gdy już skończy się jej paliwo jądrowe- wodór, gwiazda odrzuci bardzo gwałtownie swoje zewnętrzne warstwy, wybuchając jako jasna i efektowna supernowa. Jak na razie jest ona jednak „zaedwie” dziesiątą pod względem jasności obserwowanej gwiazdą ziemskiego nieba.

Nazwy większości jasnych gwiazd ziemskiego nieba maja korzenie arabskie. Stało się tak, ponieważ Arabowie w wysokim stopniu opanowywali astronomię, w czasach gdy Europa pogrążona była jeszcze w mrokach Średniowiecza. Samo słowo „Betelgeza” znaczy mniej więcej tyle, co „naramiennik giganta”, przy czym gigant ten to oczywiście mityczny Orion. W wielu różnych mitach Orion jest zwykle kojarzony z łowcą, wojownikiem, a nawet bogiem, rzadziej – z inną istotą człekokształtną lub zwierzęcą. Bardziej egzotyczne dla nas ludy, jak na przykład pewne rdzenne plemię z Australii, zwykło nazywać ją Ya-jungin, co oznacza „migoczące oko sowy”. Na terenie obu Ameryk Betelgeza symbolizowała z kolei ramię oderwane od Oriona. W mitologii południowoafrykańskiej gwiazda była obrazowana jako potężny lew, goniący trzy zebry – reprezentowane tu przez trzy słynne gwiazdy tworzące Pas Oriona.

Betelgeza jest z pewnością jedną z największych znanych nam gwiazd. Ma stosunkowo nieską temperaturę powierzchni. To stąd bierze się jej czerwonawy kolor – żółte gwiazdy podobne do Słońca, a także gwiazdy białe i niebieskawe, są znacznie gorętsze. Betelgeza to najbliższy nam nadolbrzym. Reprezentuje zatem wyjątkowo wielkie gwiazdy – minimum 15 razy większe od Słońca, choć niekoniecznie również najbardziej masywne.

Gwiazdy tzw. ciągu głównego żyją w równowadze hydrostatycznej, dzięki fuzji jądrowej wodoru w hel. Ten proces, zwany też gwiazdową nukleosyntezą, pojawia się, gdy coraz to cięższe pierwiastki tworzą się z lżejszych w bardzo gorącym jądrze gwiazdy. Gdy gwiazda o niewielkiej lub pośredniej masie, takie jak Słońce, wypalą już całe paliwo wodorowe, ich jądra zaczynają się zapadać. To z kolei powoduje, że ich temperatury wzrastają, a obserwowana jasność rośnie prawie o jedno magnitudo. Energia, która wypływa z jądra podczas powolnego umierania takiej gwiazdy, wypycha jej dalsze warstwy jeszcze bardziej na zewnątrz. Tak powstaje czerwony olbrzym – stadium ewolucji gwiazd, w którym nasze Słońce będzie za kilka miliardów lat. Słońce powiększy się wówczas tak bardzo, że prawdopodobnie pochłonie Merkurego, Wenus, a być może i Ziemię. Takie Słońce, jak i inne czerwone olbrzymy - pozostanie w tym stanie, aż jego rozdęte jądro osiągnie wystarczająco wysoką temperaturę, aby rozpocząć proces fuzji jądrowej helu i tlenu. W tym momencie skurczy się nieco, stając się tzw. żółtym gigantem. Odtąd już będzie gasło powoli i raczej mało spektakularnie, aż stanie się małym, gęstym białym karłem.

Jednak gwiazdy o większych masach umierają nieco inaczej. Bardziej gwałtownie. Gdy ich jądra zapadają się po wyczerpaniu się w nich paliwa – wodoru, gwałtownie wzrastająca temperatura powoduje, że dość szybko dochodzi tam do fuzji jądrowej helu. Towarzyszy temu wydzielanie się ogromnych ilości energii. Przez to gwiazda taka nie może spokojnie przejść przez fazę żółtego giganta, tak jak jej mniejsze siostry. Jeszcze bardziej masywne gwiazdy nie mogą nawet osiągnąć fazy rozdętego, czerwonego olbrzyma. Ewoluują od razu do fazy nadolbrzyma – takiego jak Betelgeza. W tym momencie pole grawitacyjne takiej gwiazdy jest zrównoważone przez jej niezwykle silne ciśnienie promieniowania, które pochodzi z reakcji fuzji helu w jądrze. Na skutek tego procesu gwiazdy te tracą stopniowo dużą część swej masy, dzięki czeku, choć największe, nie są jednocześnie najcięższymi we Wszechświecie.

Czerwone nadolbrzymy umierają bardzo widowiskowo. Balansują pomiędzy różnymi fazami ewolucji, spalając stopniowo w swych jądrach coraz to cięższe pierwiastki, syntetyzowane z lżejszych. W końcu jednak i im kończy się całe paliwo. Wówczas nie ma już równoważącej siły ciśnienia promieniowania i gwiazda zaczyna się bardzo gwałtownie zapadać pod wpływem własnej grawitacji. Jądro jest wówczas złożone już głównie z żelaza, i nie może się dalej opierać tej miażdżącej sile, bo pierwiastek ten nie podlega dalszym reakcjom fuzji. Na skutek tak nagłego zaburzenia równowago w gwieździe jej zewnętrzne warstwy zostają odrzucone, a ona sama jawi się na niebie jako supernowa typu II. Na skutek kolapsu grawitacyjnego jądra atomowe są rozbijane na pojedyncze nukleony, w wyniku czego powstaje materia neutronowa i neutrina. Zewnętrzne warstwy gwiazdy opadają z dużą prędkością na sprężyste jądro żelazowe i ulegają gwałtownemu odbiciu na zewnątrz. Wskutek szybkiej zmiany wymiarów (odbita materia poruszają się bardzo szybko) gwiazda bardzo jasno świeci. Betelgeza jest właśnie na tej drodze. Już osiągnęła etap czerwonego nadolbrzyma, wydmuchała też w przestrzeń kosmiczną dużą część swej początkowej materii.

Widok w podczerwieni z Teleskopu Herschela ukazuje Betelgezę jako rozżarzony dysk okrążany przez łuk gazu oraz tajemnicze włókno podobne do poprzeczki. W ten sposób wiatr gwiazdowy rozwija się o otaczający gwiazdę ośrodek, tworząc szok propagujący się podczas ruchu gwiazdy w przestrzeni. Poprzednie hipotezy wyjaśniające istnienie tajemniczej struktury w formie poprzeczki zdawały się sugerować, że jest ona wynikiem wyrzutu gazu w poprzednich stadiach ewolucji gwiazdy. W oparciu o najnowsze zdjęcie astronomowie sądzą jednak, że struktura ta jest albo linearnych włóknem połączonym z polem magnetycznym Naszej Galaktyki, albo też fragment pobliskiego obłoku międzygwiazdowego, podświetlanego przez silne promieniowanie umierającej Betelgezy.

Podobnie jak w przypadku innych nadolbrzymów (przykładem takim jest inna czerwonawa gwiazda widoczna na niebie północnym – Antares), ostateczny los Betelgezy jest już przesądzony. Na skutek tego, że leży ona tak blisko Ziemi, wybuch supernowej, który zniszczy pozostałości gwiazdy, będzie stąd doskonale widoczny. Będzie to zjawisko dużo jaśniejsze nawet niż Księży w pełni (!), a przez kilka miesięcy będzie je można obserwować również za dnia. Ponieważ jednak oś rotacji gwiazdy nie jest zwrócona w stronę naszej planety, jest zdaniem naukowców mało prawdopodobne, by dotarło do nas silne promieniowanie Gamma, które wydziela się przy tego typu eksplozjach.

Liczba odsłon: 21089


Nowe fotografie Betelgezy, wykonane przez Teleskop Herschela, mogą wskazywać na to, że ta gigantyczna, starsza już gwiazda rozpadnie się na kosmiczny pył i inne szczątki, przyśpieszone do ogromnych prędkości. Ten kosmiczny kataklizm będzie zdaniem astronomów odczuwalny jeszcze przez blisko 5000 lat. Źródło: Teleskop Hershela