BETELGEUSE: RAKSTUROJUMS, VEIDOJUMS, STRUKTŪRA UN SASTĀVS - ARTE - 2025

Betelgeuse ir Oriona zvaigznāja alfa zvaigzne, tāpēc to sauc arī par alfa Orionis. Tā ir sarkanā supergāntiskā tipa zvaigzne, lielākā tilpuma zvaigznes, bet ne vienmēr masīvākā.

Neskatoties uz to, ka Betelgeuse ir Oriona alfa zvaigzne, no pirmā acu uzmetiena nav tā spožākā zvaigznājā, jo Rigel-Beta Orionis- ir tā, kas izceļas visvairāk. Tomēr infrasarkanajā un gandrīz sarkanā spektrā Betelgeuse ir spilgtākais - fakts, kas ir tieši saistīts ar tā virsmas temperatūru.

1. attēls. Oriona zvaigznājs un četras tā galvenās zvaigznes, ieskaitot Betelgeuse. Avots: Pixabay.

Šo zvaigzni jau kopš seniem laikiem noteikti novēroja lielie spožumi. Spilgtuma secībā parasti tas ir desmitais spilgtākais nakts debesīs un, kā jau teicām, otrais pēc spilgtuma Orion zvaigznājā.

Ķīniešu astronomi 1. gadsimtā aprakstīja Betelgeuse kā dzeltenu zvaigzni. Bet citi novērotāji, piemēram, Ptolemaja, to sauca par oranžu vai sarkanīgu. Daudz vēlāk, 19. gadsimtā, Džons Heršels novēroja, ka tā spilgtums ir mainīgs.

Notiek tas, ka attīstās visas zvaigznes, tieši tāpēc to krāsa laika gaitā mainās, jo tā izvada gāzi un putekļus no virspusējiem slāņiem. Tas arī maina tā spožumu.

Vispārīgais raksturojums

Betelgeuse ir raksturīgs sarkanās supergiantās zvaigznes piemērs, kam raksturīgs K vai M spektra tips un I spilgtuma tips.

Tās ir zemas temperatūras zvaigznes; Betelgeuse gadījumā tiek aprēķināts, ka tas ir aptuveni 3000 K. Temperatūra un krāsa ir savstarpēji saistīti, piemēram, karsta dzelzs gabals ir sarkani karsts, bet, ja temperatūra paaugstinās, tas kļūst balts.

Neskatoties uz to, ka Betelgeuse bija tikai 8 miljoni gadu vecs, tā ir strauji attīstījusies, jo tās kodoldegviela ir beigusies un uzpūsta līdzšinējiem izmēriem.

Arī šīm milzu zvaigznēm ir mainīgs spožums. Pēdējos gados tā spilgtums ir mazinājies, kas uztrauc zinātnieku aprindās, lai arī nesen tas atjaunojas.

Tās ir galvenās iezīmes:

- Attālums : no 500 līdz 780 gaismas gadiem.

- Masa : no 17 līdz 25 saules masām.

- rādiuss : no 890 līdz 960 saules rādiusiem.

- Spilgtums : no 90 000 līdz 150 000 saules spilgtuma.

- evolūcijas stāvoklis : sarkana supergāna.

- Acīmredzamais lielums : +0,5 (redzams) -3,0 (infrasarkanā J josla) -4,05 (infrasarkanā K josla).

- Vecums : no 8 līdz 10 miljoniem gadu.

- radiālais ātrums : +21,0 km / s

Betelgeuse pieder M spektrālajai klasei, kas nozīmē, ka tā fotosfēras temperatūra ir salīdzinoši zema. To klasificē kā M1-2 Ia-ab tipu.

Jerkes diagrammā par spektrālo klasifikāciju piedēklis Ia-ab nozīmē, ka tā ir vidēja spilgtuma supernāga. Betelgeuse gaismas spektrs tiek izmantots kā atsauce citu zvaigžņu klasifikācijā.

Tiek lēsts, ka Betelgeuse diametrs ir no 860 līdz 910 miljoniem kilometru, un tā bija pirmā zvaigzne, kuras diametru izmērīja ar interferometriju. Šis diametrs ir salīdzināms ar Jupitera orbītas diametru, tomēr tas nav lielākais no sarkanajiem lielgabaliem.

Neskatoties uz lielo izmēru, tā ir tikai 10 līdz 20 reizes masīvāka nekā mūsu saule. Bet tās masa ir pietiekami liela, lai tās zvaigžņu evolūcija būtu ātra, jo zvaigznes mūžs ir apgriezts tās masas kvadrāts.

Veidošanās un evolūcija

Betelgeuse, tāpat kā visas zvaigznes, sākās kā milzīgs ūdeņraža gāzes, hēlija un kosmisko putekļu mākonis ar citiem ķīmiskiem elementiem, kas kondensējās ap centrālo punktu un palielināja tā masas blīvumu.

Ir pierādījumi, ka tas tā ir, veidojot zvaigžņu kopas, kuras parasti atrodas miglājos, kas sastāv no aukstas, reti sastopamas starpzvaigžņu vielas.

2. attēls. IC396 miglājs ar daudzām zvaigznēm veidošanās stadijā. Attēls tika uzņemts infrasarkanā starojumā, jo miglojums absorbē redzamo spektru. Avots: NASA / Spitzer.

Zvaigznes veidošanās, tās dzīvība un nāve ir mūžīga cīņa starp:

• Gravitācijas pievilcība, kurai ir tendence visu lietu kondensēt vienā brīdī un
• Katras daļiņas individuālā kinētiskā enerģija, kas kopā rada spiedienu, kas nepieciešams, lai izbēgtu un izvērstos no pievilkšanās vietas.

Sākotnējam mākonim sarūkot centra virzienā, veidojas protostars, kas sāk izstarot starojumu.

Gravitācijas pievilcība liek atomu kodoliem iegūt kinētisko enerģiju, bet, apstājoties blīvākajā protostara centrā, tie izstaro elektromagnētisko starojumu un tādējādi sāk spīdēt.

Kad ir sasniegts punkts, kurā ūdeņraža kodoli ir tik cieši iesaiņoti un iegūst pietiekami daudz kinētiskās enerģijas, lai pārvarētu elektrostatisko atgrūšanos, sāk darboties spēcīgais pievilcīgais spēks. Tad notiek kodolu saplūšana.

Ūdeņraža kodola kodolsintēzes laikā veidojas hēlija un neitronu kodoli ar milzīgu kinētiskās enerģijas un elektromagnētiskā starojuma daudzumu. Tas ir saistīts ar masas zudumu kodolreakcijā.

Šis ir mehānisms, kas neitralizē zvaigznes gravitācijas saspiešanu caur kinētisko un starojuma spiedienu. Kamēr zvaigzne atrodas šajā līdzsvarā, tiek teikts, ka tā atrodas galvenajā secībā.

Sarkanā milzu skatuve

Iepriekš aprakstītais process neturpinās mūžīgi, vismaz ļoti masīvām zvaigznēm, jo, ūdeņradim pārveidojoties par hēliju, degviela tiek iztērēta.

Tādā veidā samazinās spiediens, kas neitralizē gravitācijas sabrukumu, un tāpēc zvaigznes kodols sablīvējas, tajā pašā laikā ārējais slānis izplešas un daļa no visspēcīgākajām daļiņām izplūst kosmosā, veidojot putekļu mākonis ap zvaigzni.

Kad tas notiek, ir sasniegts sarkanā milža stāvoklis, un tas attiecas uz Betelgeuse.

3. attēls. Betelgeuse, sarkana supergāna, kuras lielums ir no 800 saules līdz 130 parses Orion zvaigznājā, parāda savu zvaigžņu disku. (Avots: HST).

Zvaigžņu evolūcijā zvaigznes masa nosaka dzīvības un nāves laiku.

Tādai superģimenei kā Betelgeuse ir īss dzīves ilgums, kas ļoti ātri iziet cauri galvenajai secībai, savukārt mazāk masīvie sarkanie punduri miljoniem gadu spīd nedaudz.

Tiek lēsts, ka Betelgeuse ir 10 miljonus gadu vecs, un tiek uzskatīts, ka tas ir sava evolūcijas cikla pēdējos posmos. Tiek uzskatīts, ka apmēram 100 000 gadu laikā tā dzīves cikls beigsies ar lielu supernovas eksploziju.

Uzbūve un sastāvs

Betelgeuse ir blīvs kodols, ko ieskauj mantija un atmosfēra, kas ir 4,5 reizes lielāka par Zemes orbītas diametru. Bet 2011. gadā tika atklāts, ka zvaigzni ieskauj plašs materiāla miglājs, kas radies pats no sevis.

Miglājs, kas ieskauj Betelgeuse, sniedzas 60 miljardu kilometru attālumā no zvaigznes virsmas, tas ir 400 reizes lielāks par Zemes rādiusu.

Pēdējā posmā sarkanie milži izvada materiālu apkārtējā telpā, kas ir milzīgs daudzums salīdzinoši īsā laikā. Tiek lēsts, ka Betelgeuse sagraus Saules masas ekvivalentu tikai 10 000 gadu laikā. Šis ir tikai mirklis zvaigžņu laikā.

Zemāk redzams zvaigznes un tās miglāja attēls, ko ESO (Eiropas dienvidu puslodes astronomisko pētījumu organizācija) ar VLT teleskopu ieguvis Cerro Paranal, Antofagasta, Čīlē.

Attēlā centrālais sarkanais aplis pareizi ir zvaigzne Betelgeuse, kuras diametrs ir četrarpus reizes lielāks par Zemes orbītu. Tad melnais disks atbilst ļoti gaišajam apgabalam, kas tika maskēts, lai ļautu mums redzēt miglāju, kas ieskauj zvaigzni, un, kā jau tika teikts, līdz 400 reizes pārsniedz Zemes orbītas rādiusu.

Šis attēls tika uzņemts infrasarkanā diapazonā un iekrāsots tā, lai dažādie reģioni būtu redzami. Zils atbilst īsākajiem viļņu garumiem un sarkans - garākajam.

4. attēls. Mazais sarkans aplis centrā ir zvaigzne Betelgeuse, melnais aplis ir īpaši spilgtas zonas maskēšana. Ap melno apli var redzēt miglāju, ko veido zvaigzne izstumtais materiāls. (Avots: ESO-VLT)

Elementi, kas atrodas Betelgeuse

Tāpat kā visas zvaigznes, Betelgeuse sastāv galvenokārt no ūdeņraža un hēlija. Tā kā tā ir zvaigzne pēdējās fāzēs, tās iekšienē no periodiskās tabulas sāk sintezēt citus smagākus elementus.

No Betelgeuse esošā miglāja novērojumi, ko veido zvaigznes izmests materiāls, norāda uz silīcija dioksīda putekļiem un alumīnija oksīdu. Šis materiāls ir tas, kas veido lielāko daļu akmeņaino planētu, piemēram, Zemes.

Tas stāsta, ka pagātnē pastāvēja miljoniem zvaigžņu, kas līdzīgas Betelgeusei, nodrošinot materiālu, kas veidoja mūsu Saules sistēmas klinšainās planētas, ieskaitot Zemi.

Betelgeuse vājināšanās

Pēdējā laikā Betelgeuse ir ziņas starptautiskajā presē, jo 2019. gada oktobra sākumā tā gaisma sāka mazināties, tikai pēc dažiem mēnešiem.

Piemēram, 2020. gada janvārī tā spilgtums samazinājās par koeficientu 2,5. Tomēr 2020. gada 22. februārī tas pārstāja aptumšot un sāka atgūt spilgtumu.

Tas attiecas uz redzamo spektru, tomēr infrasarkanajā spektrā tā spilgtums pēdējos 50 gados ir saglabājies diezgan stabils, kas astronomiem liek domāt, ka tā nav tāda gaismas variācija kā tā, kas notiek posmi, kas ved uz supernovas eksploziju.

Tieši pretēji, tas ir par elektromagnētiskā spektra redzamās joslas absorbciju un izkliedi putekļu mākoņa dēļ, kuru pati zvaigzne ir izraidījusi.

Šis putekļu mākonis ir caurspīdīgs līdz infrasarkanajam, bet ne ar redzamo spektru. Acīmredzot biezais putekļu mākonis, kas ieskauj zvaigzni, ātri virzās prom no tās, tāpēc mitoloģiskā mednieka Oriona plecs noteikti paliks debesīs daudz ilgāk.

Atsauces

1. Astronoo. Betelgeuse. Atgūts no: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Kosmoss: astronomija jaunajā tūkstošgadē. Trešais izdevums. Thomson-Brooks / Cole.
3. Sēklas, M. 2011. Astronomijas pamati. Septītais izdevums. Cengage mācīšanās.
4. Atvērt logu. Masas un spožuma attiecības. Atgūts no: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Atgūts no: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Orion OB1 zvaigžņu asociācija. Atgūts no: es.wikipedia.com