Бетельгейзе, красная сверхгигантская звезда, которая служит плечом Ориона в его созвездии, заинтриговала астрономов. Она показала признаки беспрецедентного потускнения в декабре, хотя обычно отличалась яркостью. Многие предположили потенциальные причины такого затемнения, включая пыль или тот факт, что звезда, вероятно, собирается взорваться.
Новые исследования показали, что крупные звездные пятна, подобные тем, что имеются на Солнце, находятся на поверхности Бетельгейзе и вызывают затемнение. Исследователи заявили, что их результат исключает сценарий, который предполагал, что Бетельгейзе выбросила пыль, заслонившую звезду.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.
Сверхгигант
Возраст Бетельгейзе оценивается в несколько миллионов лет, а расстояние до нее составляет около 700 световых лет. И название "сверхгигант" - это не шутка: по данным НАСА, звезда находится где-то между диаметром орбит Марса и Юпитера по размеру. По оценкам, она в 11-12 раз превышает массу нашего Солнца.
Необычная тусклость
Астрономы ожидали, что она начнет терять свою яркость в декабре, потому что звезда испытывает периоды тусклости и последующего осветления каждые 425 дней. Однако Бетельгейзе снизила на 40 % свою нормальную светимость между октябрем 2019 и апрелем 2020 года, что удивило астрономов.
Тавиша Дхармавардена, аспирант Института астрономии имени Макса Планка в Германии, возглавила группу международных астрономов, изучавших Бетельгейзе в условиях этого необычного затемнения. Данные команды показали, что колебания температуры на поверхности звезды вызвали падение яркости. И наиболее вероятной причиной этого были бы гигантские звездные пятна, покрывающие от 50 % до 70 % поверхности Бетельгейзе.
"К концу своей жизни звезды становятся красными гигантами, - говорится в заявлении Дхармавардены. - По мере того как их запасы топлива иссякают, меняются процессы, посредством которых звезды высвобождают энергию. В результате они раздуваются, становятся неустойчивыми и пульсируют с периодами в сотни или даже тысячи дней, которые мы рассматриваем как колебания яркости".
Гравитационное притяжение
Звезда настолько массивна, что гравитационное притяжение на ее поверхности ниже, чем у звезды меньшего размера, поэтому любая пульсация может легко разрушить ее слои. Когда выделяемый газ остывает, он, по существу, образует пыль.
Дхармавардена и ее коллеги проанализировали новые и архивные данные, полученные в ходе эксперимента Atacama Pathfinder в Чили, чтобы найти эту пыль. Телескопы могут измерять излучение в субмиллиметровых волнах, длина которых в тысячу раз больше длины видимого света. Это позволяет изучать межзвездную пыль, которая в остальном невидима, но может излучать свечение в этих конкретных волнах.
"Нас удивило, что Бетельгейзе стала на 20 % темнее даже в субмиллиметровом диапазоне волн", - сказал Стив Мейрс, исследователь восточноазиатской обсерватории на Гавайях.
Звездные пятна в большом масштабе
Это потемнение Бетельгейзе не соответствовало гипотезе о пыли. Данные свидетельствовали о том, что звезда сама вызывала изменение яркости и понижение температуры поверхности.
"Соответствующие изображения Бетельгейзе с высоким разрешением от декабря 2019 года показывают области различной яркости, - сказал Питер Шиклуна, исследователь Европейской южной обсерватории. - Вместе с нашим результатом это явное указание на огромные звездные пятна, покрывающие от 50 до 70 % видимой поверхности и имеющие более низкую температуру, чем более яркая фотосфера или светящаяся поверхность звезды".
Хотя звездные пятна часто встречаются у гигантских звезд, обычно они не имеют такого масштаба. Но с учетом расчетов, основанных на теоретических моделях, звездные пятна совпадают с падением яркости Бетельгейзе.
Солнце имеет пятна, которые колеблются в течение 11-летнего цикла, увеличиваясь и уменьшаясь в течение этого периода времени. То же самое можно сказать и о более массивных звездах.
Связано ли резкое снижение яркости Бетельгейзе с циклом пятен?
"Наблюдения в ближайшие годы скажут нам, связано ли резкое снижение яркости Бетельгейзе с циклом пятен. В любом случае эта звезда останется интересным объектом для будущих исследований", - сказал Дхармавардена.
Бетельгейзе в конце концов взорвется, произойдет ли это в ближайшие несколько лет или через 100 000 лет. Откуда такая неопределенность? Потому что есть множество факторов, которые не изучены; звезда настолько яркая, что ее труднее наблюдать и изучать с помощью телескопов.
У звезды скоро закончится энергия
Звезда раздулась до своих нынешних размеров, потому что она прожгла водород в своем ядре и вместо этого переключилась на плавление гелия. Когда гелий иссякнет, а звезда исчерпает свои запасы углерода и кремния, у нее кончится энергия.
Когда это происходит, оставшееся железо звезды коллапсирует и вызывает сверхновую звезду. Звезда взорвется, выпуская ударные волны и нейтрино, или призрачные частицы, и разлетится на части. Астрономы подсчитали, что она, скорее всего, станет конденсированной нейтронной звездой, но она также может превратиться в черную дыру.