Betelgeuse: sureva tähe, mis on piisavalt suur, et neelata neli planeeti

Betelgeuse: sureva tähe, mis on piisavalt suur, et neelata neli planeeti

Kui tõsta Betelgeuse Orioni õlast välja ja asetada see Päikese kohale, neelaks selle pind Merkuuri, Veenuse, Maa ja Marsi täielikult. Tähe raadius jääb 640 ja 764 Päikese raadiuse vahele, mis on piisavalt suur, et selle välimised kihid ulatuksid asteroidivööndist kaugemale. Maalt vaadatuna näivad ainult kaks objekti taevas, R Doradus ja Päike, olevat suurema nurkläbimõõduga.

See asub kuskil 400 ja 600 valgusaasta kaugusel, vahemaa, mida on isegi tänapäevaste instrumentidega jätkuvalt raske täpselt kindlaks teha. Betelgeuse on punane superhiiglane, üks viimastest lühikestest etappidest, mida väga massiivne täht läbib enne oma tuuma kokkuvarisemist. Kõik selle juures, suurus, rahutu pind, virvendav heledus, on märk tähest, mille kütus on lõppemas.

Täht, mis on piisavalt suur, et neelata neli planeeti

Päikese, punase hiiglase Arcturuse ning punaste superhiiglaste Betelgeuse ja Antarese suuruste võrdlus
Päikese, Arcturuse, Rigeli, S Doraduse, Antarese ja Betelgeuse suuruste võrdlus. Foto: Daniel William "Danny" Wilson, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Juba pelgalt suurus teeb Betelgeuse'ist erilise. Maalt vaadatuna näitavad ainult kaks objekti taevas suuremat nurkläbimõõtu: Päike ja palju lähemal asuv punane hiiglane R Doradus. Betelgeuse on selles lühikeses nimekirjas ainult tänu oma tohutule suurusele, mitte lähedusele, ja just see teebki võrdluse nii silmatorkavaks.

See suurus seletab ka seda, miks täht lähedalt vaadatuna ebastabiilne tundub. Sadu kordi Päikesest laiem keha hoiab oma välimist gaasi nii lõdvalt, et tohutud konvektsioonirakud saavad tõusta, langeda ja ümber korraldada selle nähtavat pinda, mida ühegi tavalise tähe raskusjõud ei võimaldaks.

2019. aasta suur hämardumine

Illustratsioon Betelgeuse'i heleduse muutustest pärast selle 2019. aasta massiheidet
Illustratsioon, mis jälgib Betelgeuse'i heledust selle taastumisel 2019. aasta massiheitest. Foto: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI), Wikimedia Commons, CC BY 4.0
  1. aasta oktoobris hakkas Betelgeuse tuhmuma ega jäänud vaevumärgatava languse juurde. 2020. aasta veebruari keskpaigaks oli kadunud üle kahe kolmandiku tähe heledusest, enneolematu tuhmumine, mis muutus märgatavaks isegi palja silmaga. Orionit hästi tundvad taevavaatlejad nägid, et Betelgeuse'i õlg oli nähtavalt tuhmunud.

Ajastus oli oluline, sest Betelgeuse'i, kes on vaid umbes 8,5 miljonit aastat vana, eeldati juba peagi oma elutee lõpetavat. See, mis tegelikult toimus, osutus vähem plahvatuslikuks, kuid sellegipoolest märkimisväärseks: väljapaisatud aine sein oli triivinud tähe ja Maa vahele, jahtudes seejuures.

Hubble lahendab mõistatuse

ALMA teleskoobiga jäädvustatud Betelgeuse'i pinna kujutis
Betelgeuse'i pind, jäädvustatud Atacama Suure Millimeeter-/Submillimeeterlaine Antennistiku (ALMA) poolt. Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella, Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Hubble'i kosmoseteleskoobi vaatlused andsid kõige selgema vastuse. Betelgeuse paiskas tõenäoliselt kosmosesse tohutu koguse ülekuumutatud gaasi, mis seejärel jahtus tolmupilveks Maa ja tähe hõõguva pinna vahel. See pilv kattis lõpuks alates 2019. aasta lõpust umbes veerandi tähe nähtavast kettast, mis vastab täpselt kadunud heleduse kogusele.

Mitte miski sellest ei tulnud eikusagilt. Betelgeuse kaotab pidevalt massi kiirusega, mis on umbes 30 miljonit korda suurem kui Päikesel, nii et kogu tähte hämardav puhang mahub tema tavapärase, kuigi äärmusliku käitumise piiresse. Hubble suudab seda pinda isegi otse jälgida: Betelgeuse on ainus täht peale Päikese, mille puhul on Hubble'il õnnestunud eristada üksikuid pinnajooni, mitte pelgalt üht valguspunkti.

Esimest korda õnnestus see juba 1995. aastal, kui pildid paljastasid täpilise pinna, mis oli kaetud konvektsioonirakkudega, mis olid piisavalt suured, et liikudes eraldi heleneda ja tumeneda. 2019-2020. aasta hämardumissündmus oli sisuliselt sama rahutu pind, mis tabati millegi ebatavaliselt suure tegemiselt.

Põgenik-täht Orioni lastesõimest

Betelgeuse ei sündinud seal, kus ta praegu asub. See tekkis Orion OB1 assotsiatsiooni sees, kuumade noorte tähtede hõredas parves, kuhu kuuluvad ka Orioni vööd moodustavad tähed, enne kui see paiskus välja põgenik-tähena. Nüüd tungib see läbi ümbritseva tähtedevahelise gaasi kiirusega 30 kilomeetrit sekundis, piisavalt kiiresti, et koguda enda ette üle nelja valgusaasta laiune vöölaine, mis on suurem kui vahemaa meie lähimate tähtnaabriteni.

Tähe mõõtmine sada aastat tagasi

Mount Wilsoni observatoorium, kus Betelgeuse'i läbimõõt esimest korda mõõdeti
Mount Wilsoni observatoorium, kus asub 1920. aasta mõõtmisel kasutatud 2,5-meetrine teleskoop. Foto: Isometric Enterprises, Inc., Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Astronoomid üritasid Betelgeuse'i tegelikku suurust mõõta juba sada aastat tagasi, ilma tänapäevase elektroonikata. 1920. aastal kinnitasid Albert Michelson ja Francis Pease Mount Wilsoni observatooriumi 2,5-meetrise teleskoobi külge 6-meetrise interferomeetri, John August Andersoni abiga, ühes esimestest katsetest mõõta otse mõne teise tähe kui Päikese läbimõõtu.

Nende instrument määras Betelgeuse'i nurkläbimõõduks 0,047 kaaresekundit, mis vastab umbes 2,58 astronoomilise ühiku suurusele läbimõõdule, tuginedes 0,018 kaaresekundi suurusele parallaksile. See 1920. aastate näitaja pole ajaproovile täielikult vastu pidanud: 2009. aasta infrapuna-interferomeetriline uuring mõõtis 15% kokkutõmbumist võrreldes tähe 1993. aasta läbimõõduga, kusjuures kahanemistempo kiireneb jätkuvalt ilma vastava heleduse languseta. Selgub, et nii suur täht ei ole lihtsalt suur. Ta muudab oma kuju nähtavalt ka aastakümnete pikkuste ajaskaalade jooksul.

Ootamas lõppu

Betelgeuse'i mass on umbes 20 korda Päikese mass ja hoolimata sellest, et ta on vaid umbes 8,5 miljonit aastat vana, on tal kütus juba lõppemas. Raskemad tähed põletavad oma tuumakütust palju kiiremini kui kergemad, mistõttu suur mass annab Betelgeuse'ile pika elu asemel just lühikese elu.

Hiljutised uuringud paigutavad tõenäolise järelejäänud eluea alla miljoni aasta, kusjuures supernoova on võimalik juba 100 000 aasta pärast, mõlemad neist loetakse astronoomilises ajaskaalas "iga hetk" toimuvaks. Kui see juhtub, ei jää Betelgeuse päris üksi. 2025. aasta septembris tunnustas Rahvusvahelise Astronoomialiidu nimetamisorgan ametlikult nime Siwarha selle kandidaatkaaslastähele, mis meenutab, et isegi nii hästi uuritud tähel on veel täpsustamist vajavaid detaile.

Allikad