BETELGEUSE: VLASTNOSTI, FORMÁCIA, ŠTRUKTÚRA A ZLOŽENIE - ARTE - 2025

Betelgeuse je alfa hviezda súhvezdia Orion, preto sa tiež nazýva alfa Orionis. Je to hviezda červeného supergiantového typu, hviezdy s najväčším objemom, ale nie nevyhnutne najmasívnejšia.

Napriek tomu, že je alfa hviezdou Orionu, Betelgeuse na prvý pohľad nie je najjasnejšia v súhvezdí, pretože Rigel-beta Orionis - je tá, ktorá vyniká najviac. V infračervenom a takmer červenom spektre je Betelgeuse najjasnejšou skutočnosťou, ktorá priamo súvisí s jej povrchovou teplotou.

Obrázok 1. Súhvezdie Orion a štyri jeho hlavné hviezdy vrátane Betelgeuse. Zdroj: Pixabay.

Túto hviezdu prví ľudia určite pozorovali od pradávna kvôli svojej veľkej svietivosti. V poradí jasu je to obyčajne desiaty najjasnejší na nočnej oblohe a, ako sme povedali, druhý v jasnosti v súhvezdí Orion.

Čínski astronómovia v 1. storočí označili Betelgeuse za žltú hviezdu. Ale iní pozorovatelia ako Ptolemy to označovali ako oranžovú alebo načervenalú. O veľa neskôr, počas 19. storočia, John Herschel poznamenal, že jeho jas je premenlivý.

Stáva sa, že sa vyvíjajú všetky hviezdy, a preto sa ich farba v priebehu času mení, pretože vylučuje plyn a prach z naj povrchnejších vrstiev. To tiež mení jeho svietivosť.

Všeobecné charakteristiky

Betelgeuse je charakteristický príklad červenej supergiantnej hviezdy, ktorá sa vyznačuje spektrálnym typom K alebo M a typom luminosity I.

Sú to hviezdy s nízkou teplotou; V prípade Betelgeuse sa počíta, že je okolo 3 000 K. Vzťahuje sa teplota a farba, napríklad horúci železo je horúce, ale ak sa teplota zvýši, zmení sa na bielo.

Napriek tomu, že má len 8 miliónov rokov, Betelgeuse sa rýchlo vyvinula mimo hlavnej sekvencie, pretože jej jadrové palivo sa vyčerpalo a opuchlo na súčasné rozmery.

Tieto obrovské hviezdy majú tiež premenlivú svietivosť. V posledných rokoch sa jeho jas znížil, čo znepokojuje vedeckú komunitu, hoci sa v poslednej dobe zotavuje.

Tu sú jeho hlavné charakteristiky:

- Vzdialenosť : od 500 do 780 svetelných rokov.

- Hmotnosť : 17 až 25 solárnych hmôt.

- Polomer : Medzi 890 až 960 slnečnými polomermi.

- Jas : Medzi 90 000 až 150 000 slnečným jasom.

- Stav vývoja : červený supergiant.

- Zdanlivá veľkosť : +0,5 (viditeľné) -3,0 (infračervené pásmo J) -4,05 (infračervené pásmo K).

- Vek : od 8 do 10 miliónov rokov.

- radiálna rýchlosť : +21,0 km / s

Betelgeuse patrí do spektrálnej triedy M, čo znamená, že teplota jej fotosféry je relatívne nízka. Je klasifikovaný ako typ M1-2 Ia-ab.

V Yerkesovom diagrame spektrálnej klasifikácie znamená prípona Ia-ab, že je supergiant strednej svietivosti. Svetelné spektrum Betelgeuse sa používa ako referencia pre klasifikáciu ostatných hviezd.

Priemer Betelgeuse sa odhaduje na 860 až 910 miliónov kilometrov a bola to prvá hviezda, ktorej priemer bol meraný interferometriou. Tento priemer je porovnateľný s priemerom Jupiterovej obežnej dráhy, nie je to však najväčší z červených supergiantov.

Napriek svojej veľkej veľkosti je iba 10 až 20-krát hmotnejšia ako naše Slnko. Jeho hmota je však dostatočne veľká na to, aby jej hviezdny vývoj bol rýchly, pretože životnosť hviezdy je inverziou štvorcový jeho hmotnosti.

Formovanie a vývoj

Betelgeuse, rovnako ako všetky hviezdy, začala ako obrovský oblak plynného vodíka, hélia a kozmického prachu s inými chemickými prvkami, ktorý kondenzoval okolo centrálneho bodu a zvyšoval jeho hustotu hmoty.

Existujú dôkazy, že to tak je pri formovaní hviezdokopov, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v hmlovinách zložených zo studenej, riedkej medzihviezdnej hmoty.

Obrázok 2. Hmlovina IC396 s početnými hviezdami vo fáze formovania. Obrázok bol nasnímaný infračerveným žiarením, pretože viditeľné spektrum je absorbované hmlovinou. Zdroj: NASA / Spitzer.

Tvorba hviezdy, jej život a smrť je večný boj medzi:

• Gravitačné príťažlivosť, ktorá má sklon kondenzovať všetku hmotu naraz
• Individuálna kinetická energia každej častice, ktorá spolu vyvíja tlak potrebný na únik a expanziu z bodu príťažlivosti.

Keď sa pôvodný oblak zmenšuje smerom do stredu, vytvára sa protostar, ktorý začína vyžarovať.

Gravitačná príťažlivosť spôsobuje, že atómové jadrá získavajú kinetickú energiu, ale keď sa zastavia v najhustejšom centre protostar, vyžarujú elektromagnetické žiarenie a začnú žiariť.

Keď sa dosiahne bod, keď sú vodíkové jadrá tak pevne spojené a získajú dostatok kinetickej energie na prekonanie elektrostatického odporu, začne pôsobiť silná príťažlivá sila. Potom dôjde k fúzii jadier.

Pri jadrovej fúzii jadier vodíka sa tvoria jadrá hélia a neutrónov s obrovským množstvom kinetickej energie a elektromagnetického žiarenia. Je to kvôli strate hmotnosti v jadrovej reakcii.

Toto je mechanizmus, ktorý pôsobí proti gravitačnej kompresii hviezdy prostredníctvom kinetického tlaku a tlaku žiarenia. Pokiaľ je hviezda v tejto rovnováhe, hovorí sa, že je v hlavnej sekvencii.

Červená obrie scéna

Vyššie opísaný postup netrvá večne, prinajmenšom pre veľmi veľké hviezdy, pretože pri premene vodíka na hélium je palivo vyčerpané.

Týmto spôsobom tlak, ktorý pôsobí proti gravitačnému kolapsu, klesá, a preto sa jadro hviezdy zhutňuje, súčasne s tým, ako sa vonkajšia vrstva rozširuje a časť najúčinnejších častíc uniká do vesmíru a vytvára prachový oblak obklopujúci hviezdu.

Keď sa to stane, bol dosiahnutý stav červeného obra a to je prípad Betelgeuse.

Obrázok 3. Betelgeuse, červená supergiant s veľkosťou 800 slnka na 130 parsec v súhvezdí Orion, zobrazuje jeho hviezdny disk. (Zdroj: HST).

V hviezdnej evolúcii hmota hviezdy definuje čas života a smrti.

Supergiant, ako je Betelgeuse, má krátku životnosť a hlavnú sekvenciu prechádza veľmi rýchlo, zatiaľ čo menej masívni červení trpaslíci mierne svietia milióny rokov.

Odhaduje sa, že Betelgeuse má 10 miliónov rokov a považuje sa za poslednú fázu svojho vývojového cyklu. Predpokladá sa, že za približne 100 000 rokov sa jeho životný cyklus skončí veľkou explóziou supernovy.

Štruktúra a zloženie

Betelgeuse má husté jadro obklopené plášťom a atmosféru, ktorá je 4,5-násobkom priemeru zemskej obežnej dráhy. V roku 2011 sa však zistilo, že hviezda je obklopená obrovskou hmlou materiálu, ktorý pochádza z nej.

Hmlovina, ktorá obklopuje Betelgeuse, sa rozkladá 60 miliárd kilometrov od povrchu hviezdy, čo je 400-násobok orbitálneho polomeru Zeme.

Vo svojich konečných fázach červení obri vypudzujú materiál do okolitého priestoru, čo je obrovské množstvo v relatívne krátkom čase. Odhaduje sa, že Betelgeuse vrhá ekvivalent hmotnosti Slnka len za 10 000 rokov. Toto je iba okamih v hviezdnom čase.

Nižšie je uvedený obrázok hviezdy a jej hmloviny, ktorý sa získal pomocou ďalekohľadu VLT umiestneného v Cerro Paranal, Antofagasta v Čile od organizácie ESO (Európska organizácia pre astronomický výskum na južnej pologuli).

Na obrázku je stredne červený kruh správne hviezdou Betelgeuse s priemerom štyri a pol násobku zemskej obežnej dráhy. Čierny disk potom zodpovedá veľmi jasnej oblasti, ktorá bola maskovaná, aby nám umožnila vidieť hmlovinu obklopujúcu hviezdu, ktorá, ako už bolo povedané, siaha až do 400-násobku polomeru obežnej dráhy Zeme.

Tento obrázok bol nasnímaný v infračervenom rozsahu a zafarbený tak, aby boli viditeľné rôzne oblasti. Modrá zodpovedá najkratším vlnovým dĺžkam a červená najdlhšia.

Obrázok 4. Malý červený kruh v strede je hviezda Betelgeuse, čierny kruh maskuje mimoriadne svetlú oblasť. Okolo čierneho kruhu vidíte hmlovinu zloženú z materiálu vyvrhnutého hviezdou. (Zdroj: ESO-VLT)

Prvky prítomné v Betelgeuse

Rovnako ako všetky hviezdy, aj Betelgeuse sa skladá hlavne z vodíka a hélia. Keďže je však hviezdou v záverečných fázach, začína vo vnútri periodickej tabuľky syntetizovať ďalšie ťažšie prvky.

Pozorovania hmloviny obklopujúcej Betelgeuse, vyrobené z materiálu hodeného hviezdou, naznačujú prítomnosť prachu z oxidu kremičitého a oxidu hlinitého. Tento materiál tvorí väčšinu skalnatých planét, ako je Zem.

To nám hovorí, že v minulosti existovali milióny hviezd podobných Betelgeuse a poskytovali materiál, ktorý tvoril skalné planéty v našej slnečnej sústave vrátane Zeme.

Zmiernenie Betelgeuse

V nedávnej dobe je Betelgeuse novinkou v medzinárodnej tlači, pretože začiatkom októbra 2019 sa jej svetlo začalo citeľne stlmiť už za pár mesiacov.

Napríklad v januári 2020 sa jeho jas znížil faktorom 2,5. Do 22. februára 2020 však prestal stmievať a začal znovu získavať jas.

Vzťahuje sa to na viditeľné spektrum, avšak jeho jas v infračervenom spektre zostal v posledných 50 rokoch pomerne stabilný, čo vedie astronómov k tomu, aby si mysleli, že nejde o zmenu svetla, aká sa vyskytuje v etapy vedúce k výbuchu supernovy.

Naopak, ide o absorpciu a rozptýlenie viditeľného pásma elektromagnetického spektra v dôsledku oblaku prachu, ktorý samotná hviezda vylúčila.

Tento oblak prachu je priehľadný pre infračervené žiarenie, ale nie pre viditeľné spektrum. Zrejme sa oblak hustého prachu, ktorý obklopuje hviezdu, rýchlo pohybuje od nej, takže rameno Oriona, mytologického lovca, určite zostane na oblohe oveľa dlhšie.

Referencie

1. Astronóm. Betelgeuse. Obnovené z: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Cosmos: Astronomy in New Millenium. Tretia edícia. Thomson-Brooks / Cole.
3. Seeds, M. 2011. Astronomy Foundation. Siedme vydanie. Cengage Learning.
4. Otvorte okno. Vzťah hmotnosti a svietivosti. Získané z: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Obnovené z: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Hviezdne združenie Orion OB1. Obnovené z: es.wikipedia.com