Betelgeuze: umírající hvězda dost velká na to, aby pohltila čtyři planety

Betelgeuze: umírající hvězda dost velká na to, aby pohltila čtyři planety

Kdybyste vzali Betelgeuze z ramene Orionu a umístili ji tam, kde je Slunce, její povrch by pohltil Merkur, Venuši, Zemi i Mars. Poloměr hvězdy se pohybuje mezi 640 a 764násobkem poloměru Slunce, což stačí na to, aby její vnější vrstvy sahaly až za pás asteroidů. Ze Země se zdá, že jen dva objekty na obloze, R Doradus a Slunce, mají větší úhlový průměr.

Nachází se někde mezi 400 a 600 světelnými roky od Země, což je vzdálenost, kterou se ani s moderními přístroji stále nedaří přesně určit. Betelgeuze je rudý veleobr, jedna z posledních krátkých fází, kterými prochází velmi hmotná hvězda předtím, než se zhroutí její jádro. Vše na ní, její velikost, neklidný povrch i kolísající jasnost, je příznakem hvězdy, které dochází palivo.

Hvězda dost velká na to, aby pohltila čtyři planety

Porovnání velikosti Slunce s rudým obrem Arcturem a rudými veleobry Betelgeuze a Antares
Porovnání velikosti Slunce, Arctura, Rigelu, S Doradus, Antaresu a Betelgeuze. Foto: Daniel William „Danny" Wilson, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Betelgeuze je zvláštní už jen svou velikostí. Ze Země se zdá, že pouze dva objekty na obloze mají větší úhlový průměr: Slunce a mnohem bližší rudý obr R Doradus. Betelgeuze si své místo na tomto krátkém seznamu vysloužila čistě svou obrovitostí, nikoli blízkostí, což dělá toto srovnání tak nápadným.

Tato obrovitost je také důvodem, proč hvězda vypadá zblízka nestabilně. Těleso stokrát širší než Slunce drží svůj vnější plyn tak volně, že se v něm mohou zvedat, klesat a přeskupovat obrovské konvekční buňky, přetvářející viditelný povrch, což by gravitace žádné běžné hvězdy neumožnila.

Velké zeslabení v roce 2019

Ilustrace změn jasnosti Betelgeuze po výronu hmoty v roce 2019
Ilustrace zachycující jasnost Betelgeuze, jak se zotavovala z výronu hmoty v roce 2019. Foto: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI), Wikimedia Commons, CC BY 4.0

V říjnu 2019 Betelgeuze začala slábnout a nezastavila se u sotva postřehnutelného poklesu. Do poloviny února 2020 zmizely více než dvě třetiny jasnosti hvězdy, bezprecedentní pokles, který byl patrný i pouhým okem. Pozorovatelé oblohy, kteří dobře znali Orion, viděli, že rameno Betelgeuze viditelně ztmavlo.

Načasování bylo důležité, protože Betelgeuze, stará pouhých asi 8,5 milionu let, měla podle očekávání již brzy ukončit svou existenci. To, co se ve skutečnosti dělo, se ukázalo být méně výbušné, ale stejně pozoruhodné: mezi hvězdou a Zemí se posouvala stěna vyvrženého materiálu, která přitom chladla.

Hubble vyřešil záhadu

Snímek povrchu hvězdy Betelgeuze pořízený teleskopem ALMA
Povrch Betelgeuze zachycený soustavou Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella, Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Pozorování Hubbleova vesmírného dalekohledu přinesla nejjasnější odpověď. Betelgeuze s největší pravděpodobností vyvrhla do vesmíru obrovské množství přehřátého plynu, který se poté ochladil do prachového mraku umístěného mezi Zemí a zářícím povrchem hvězdy. Tento mrak nakonec od konce roku 2019 zakrýval zhruba čtvrtinu viditelného disku hvězdy, což přesně odpovídá množství ztracené jasnosti.

Nic z toho se neobjevilo z ničeho nic. Betelgeuze neustále ztrácí hmotu, přibližně 30 milionkrát rychleji než Slunce, takže výbuch dost velký na to, aby ztlumil celou hvězdu, se plně vejde do jejího normálního, byť extrémního chování. Hubble dokáže tento povrch dokonce sledovat přímo: Betelgeuze je jediná hvězda kromě Slunce, u níž se Hubbleovu teleskopu podařilo rozlišit jednotlivé povrchové útvary namísto pouhého bodu světla.

Poprvé se mu to podařilo už v roce 1995, kdy snímky odhalily skvrnitý povrch pokrytý konvekčními buňkami dostatečně velkými na to, aby se při svém pohybu jednotlivě zesvětlovaly a ztmavovaly. Zeslabení v letech 2019-2020 bylo v podstatě tímtéž neklidným povrchem, přistiženým při něčem neobvykle velkém.

Uprchlá hvězda z porodnice Orionu

Betelgeuze se nenarodila tam, kde se nachází nyní. Vznikla uvnitř asociace Orion OB1, volného hvězdokupu horkých mladých hvězd, do něhož patří i hvězdy tvořící Orionův pás, než byla vymrštěna jako uprchlá hvězda. Nyní prorazuje okolním mezihvězdným plynem rychlostí 30 kilometrů za sekundu, dost rychle na to, aby před sebou nahromadila příďovou rázovou vlnu širší než čtyři světelné roky, rázovou vlnu větší než vzdálenost k našim nejbližším hvězdným sousedům.

Měření hvězdy před sto lety

Observatoř Mount Wilson, kde byl poprvé změřen průměr Betelgeuze
Observatoř Mount Wilson, domov 2,5metrového dalekohledu použitého při měření v roce 1920. Foto: Isometric Enterprises, Inc., Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Astronomové se pokoušeli změřit skutečnou velikost Betelgeuze už před sto lety, bez moderní elektroniky. V roce 1920 Albert Michelson a Francis Pease připojili 6metrový interferometr k 2,5metrovému dalekohledu observatoře Mount Wilson, s pomocí Johna Augusta Andersona, v jednom z prvních pokusů přímo změřit průměr jiné hvězdy než Slunce.

Jejich přístroj stanovil úhlový průměr Betelgeuze na 0,047 obloukové vteřiny, což odpovídá průměru přibližně 2,58 astronomické jednotky, na základě paralaxy 0,018 obloukové vteřiny. Tento údaj z roku 1920 se s časem úplně neshoduje: infračervená interferometrická studie z roku 2009 naměřila 15% zmenšení oproti průměru hvězdy z roku 1993, přičemž tempo zmenšování se stále zrychluje a jasnost přitom odpovídajícím způsobem neklesá. Ukazuje se, že tak velká hvězda není jen velká. Stále viditelně mění svůj tvar v časovém měřítku desetiletí.

Čekání na konec

Betelgeuze má hmotnost přibližně 20násobku hmotnosti Slunce, a přestože je stará pouhých asi 8,5 milionu let, dochází jí palivo. Hmotnější hvězdy spalují své jaderné palivo mnohem rychleji než ty lehčí, což vysvětluje, proč jí tak velká hmotnost dopřává krátký, nikoli dlouhý život.

Nedávné studie odhadují pravděpodobnou zbývající délku života na méně než milion let, přičemž supernova je možná už za pouhých 100 000 let, což na astronomických časových škálách znamená v podstatě „kdykoli". Až k tomu dojde, Betelgeuze nebude zcela sama. V září 2025 pojmenovávací orgán Mezinárodní astronomické unie oficiálně uznal název Siwarha pro jejího kandidátního hvězdného průvodce, což připomíná, že i tak dobře prozkoumaná hvězda stále skrývá detaily, které se teprve doplňují.

Zdroje