Betelgeuze: umierajúca hviezda dosť veľká na to, aby pohltila štyri planéty

Betelgeuze: umierajúca hviezda dosť veľká na to, aby pohltila štyri planéty

Vezmite Betelgeuze z Orionovho ramena a umiestnite ju tam, kde je Slnko, a jej povrch by pohltil Merkúr, Venušu, Zem a Mars vcelku. Polomer hviezdy sa pohybuje medzi 640 a 764-násobkom polomeru Slnka, čo stačí na to, aby jej vonkajšie vrstvy siahali za pás asteroidov. Zo Zeme sa zdá, že iba dva objekty na oblohe, R Doradus a Slnko, majú väčší uhlový priemer.

Nachádza sa vo vzdialenosti niekde medzi 400 a 600 svetelnými rokmi, čo je vzdialenosť, ktorú sa aj napriek moderným prístrojom stále tvrdohlavo nedarí presne určiť. Betelgeuze je červený nadobor, jedno z posledných, krátkych štádií, ktorými prechádza veľmi hmotná hviezda predtým, ako sa jej jadro zrúti. Všetko na nej, jej veľkosť, nepokojný povrch aj kolísavý jas, je príznakom hviezdy, ktorej dochádza čas.

Hviezda dosť veľká na to, aby pohltila štyri planéty

Porovnanie veľkosti Slnka s červeným obrom Arktúrom a červenými nadobrami Betelgeuze a Antares
Porovnanie veľkosti Slnka, Arktúra, Rigela, S Doradus, Antaresu a Betelgeuze. Photo: Daniel William „Danny“ Wilson, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Betelgeuze je nezvyčajná už len svojou veľkosťou. Zo Zeme majú väčší uhlový priemer iba dva objekty na oblohe: Slnko a oveľa bližší červený obor R Doradus. Betelgeuze si svoje miesto v tomto krátkom zozname vyslúžila jednoducho tým, že je obrovská, nie tým, že je blízko, a práve preto je toto porovnanie také pôsobivé.

Táto veľkosť je aj dôvodom, prečo hviezda zblízka pôsobí nestabilne. Teleso stovky ráz širšie ako Slnko drží svoj vonkajší plyn tak voľne, že obrovské konvekčné bunky môžu stúpať, klesať a preskupovať jej viditeľný povrch, čo by gravitácia žiadnej bežnej hviezdy nedovolila.

Veľké stmavnutie z roku 2019

Ilustrácia zmien jasu Betelgeuze po výrone hmoty v roku 2019
Ilustrácia zaznamenávajúca jas Betelgeuze počas jej zotavovania po výrone hmoty v roku 2019. Photo: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI), Wikimedia Commons, CC BY 4.0

V októbri 2019 začala Betelgeuze strácať jas a nezastavila sa pri sotva postrehnuteľnom poklese. Do polovice februára 2020 zmizli viac ako dve tretiny jasu hviezdy, čo bol bezprecedentný pokles, ktorý bol zjavný aj voľným okom. Pozorovatelia oblohy, ktorí dobre poznali Orion, videli, že rameno Betelgeuze citeľne stmavlo.

Načasovanie bolo dôležité, pretože Betelgeuze, ktorá má len asi 8,5 milióna rokov, má už čoskoro ukončiť svoj život. To, čo sa v skutočnosti dialo, sa ukázalo byť menej výbušné, no napriek tomu pozoruhodné: medzi hviezdu a Zem sa dostala stena vyvrhnutého materiálu, ktorá sa pri pohybe ochladzovala.

Hubble rieši záhadu

Snímka povrchu hviezdy Betelgeuze zo zariadenia ALMA
Povrch Betelgeuze zachytený sústavou ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Photo: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. Kervella, Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Pozorovania Hubblovho vesmírneho ďalekohľadu priniesli najjasnejšiu odpoveď. Betelgeuze s najväčšou pravdepodobnosťou vyvrhla do vesmíru obrovské množstvo prehriateho plynu, ktorý sa následne ochladil a vytvoril oblak prachu nachádzajúci sa medzi Zemou a žeravým povrchom hviezdy. Tento oblak nakoniec zakryl približne štvrtinu viditeľného disku hviezdy počnúc koncom roku 2019, čo presne zodpovedá tomu, o koľko klesol jas.

Nič z toho sa neobjavilo z ničoho nič. Betelgeuze neustále stráca hmotu tempom približne 30 miliónov ráz vyšším ako Slnko, takže výbuch dosť veľký na to, aby stmavil celú hviezdu, je úplne v rámci jej bežného, hoci extrémneho, správania. Hubble dokáže tento povrch dokonca sledovať priamo: Betelgeuze je jediná hviezda okrem Slnka, pri ktorej Hubble dokázal rozlíšiť jednotlivé povrchové útvary namiesto jediného bodu svetla.

Prvýkrát sa mu to podarilo už v roku 1995, keď snímky odhalili škvrnitý povrch pokrytý konvekčnými bunkami dosť veľkými na to, aby sa pri svojom presúvaní jednotlivo zosvetľovali a stmavovali. Udalosť stmavnutia v rokoch 2019–2020 bola v podstate tým istým nepokojným povrchom zachyteným pri niečom nezvyčajne veľkom.

Ušlá hviezda z Orionovej škôlky

Betelgeuze sa nenarodila tam, kde sa nachádza teraz. Vznikla vnútri asociácie Orion OB1, riedkej hviezdokopy horúcich mladých hviezd, ktorá zahŕňa aj hviezdy tvoriace Orionov pás, kým nebola vymrštená ako ušlá hviezda. Teraz preráža okolitým medzihviezdnym plynom rýchlosťou 30 kilometrov za sekundu, dosť rýchlo na to, aby si pred sebou nahromadila prídovú vlnu širokú viac ako štyri svetelné roky, čo je rázová vlna väčšia ako vzdialenosť k našim najbližším hviezdnym susedom.

Meranie hviezdy pred storočím

Observatórium Mount Wilson, kde bol prvýkrát nameraný priemer Betelgeuze
Observatórium Mount Wilson, domov 2,5-metrového ďalekohľadu použitého pri meraní v roku 1920. Photo: Isometric Enterprises, Inc., Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Astronómovia sa pokúšali odmerať skutočnú veľkosť Betelgeuze už pred sto rokmi, bez modernej elektroniky. V roku 1920 pripojili Albert Michelson a Francis Pease 6-metrový interferometer k 2,5-metrovému ďalekohľadu Observatória Mount Wilson, s pomocou Johna Augusta Andersona, v jednom z prvých pokusov priamo zmerať priemer inej hviezdy než Slnka.

Ich prístroj stanovil uhlový priemer Betelgeuze na 0,047 oblúkovej sekundy, čo zodpovedá priemeru približne 2,58 astronomickej jednotky, na základe paralaxy 0,018 oblúkovej sekundy. Toto číslo z roku 1920 sa nezachovalo dokonale: infračervená interferometrická štúdia z roku 2009 namerala 15-percentné zmenšenie oproti priemeru hviezdy z roku 1993, pričom tempo zmenšovania sa stále zrýchľuje a nezodpovedá mu žiadny pokles jasu. Ukazuje sa, že takáto obrovská hviezda nie je len veľká. Stále viditeľne mení tvar v časovom horizonte desaťročí.

Čakanie na koniec

Betelgeuze má približne 20-násobok hmotnosti Slnka a napriek tomu, že má iba okolo 8,5 milióna rokov, jej už dochádza palivo. Ťažšie hviezdy spaľujú svoje jadrové palivo oveľa rýchlejšie než ľahšie, a preto Betelgeuze taká vysoká hmotnosť zaisťuje skôr krátky než dlhý život.

Nedávne štúdie odhadujú pravdepodobnú dĺžku zvyšného paliva na menej ako milión rokov, pričom supernova je možná už za 100 000 rokov, čo obe hodnoty v astronomických časových mierkach znamenajú „kedykoľvek". Keď k tomu dôjde, Betelgeuze nebude celkom sama. V septembri 2025 pomenovací orgán Medzinárodnej astronomickej únie oficiálne uznal názov Siwarha pre jej kandidátsku sprievodnú hviezdu, čo je pripomienka, že aj takto dôkladne skúmaná hviezda má stále detaily, ktoré sa len dopĺňajú.

Sources