BETELGEUSE: KARAKTERISTIKE, FORMACIJA, STRUKTURA I SASTAV - ARTE - 2025

Betelgeuse je alfa zvijezda zviježđa Orion, zbog čega ga zovu i alfa Orionis. To je zvijezda crvenog nadmoćnog tipa, zvijezde najvećeg volumena, ali ne nužno i najmasovnije.

Iako je alfo zvijezda Oriona, Betelgeuse na prvi pogled nije najsjajniji u zviježđu, jer je Rigel -beta Orionis- onaj koji se najviše ističe. Međutim, u infracrvenom i blizu crvenog spektra Betelgeuse je najsvjetliji, činjenica koja je izravno povezana s njegovom površinskom temperaturom.

Slika 1. Sazviježđe Orion i četiri njegove glavne zvijezde, uključujući Betelgeuse. Izvor: Pixabay.

Ovu zvijezdu sigurno su pratili od davnina prvi ljudi, zbog svoje sjajne svjetlosti. U redu svjetline, obično je deseto najsvjetlije na noćnom nebu i, kao što smo rekli, drugo po svjetlini u zviježđu Orion.

Kineski astronomi u 1. stoljeću opisali su Betelgeuse kao žutu zvijezdu. Ali drugi promatrači poput Ptolomeja nazivali su je narančastom ili crvenkastom. Mnogo kasnije, tijekom 19. stoljeća, John Herschel primijetio je da je njegova svjetlina promjenjiva.

Ono što se događa je da se sve zvijezde razvijaju, to je razlog zašto se njihova boja s vremenom mijenja, jer istiskuje plin i prašinu iz najsitnijih slojeva. To također mijenja njegovu svjetlinu.

Opće karakteristike

Betelgeuse je karakterističan primjer crvene nadmoćne zvijezde, za koju je karakteristično da imaju spektralni tip K ili M i svjetlinu tipa I.

To su zvijezde niske temperature; U slučaju Betelgeuse-a, izračunava se da je oko 3000 K. Temperatura i boja su povezani, na primjer, komad vrućeg željeza crveno je vruć, ali ako se temperatura poveća, postaje bijel.

Iako je imao samo 8 milijuna godina, Betelgeuse se brzo razvio iz glavne sekvence, jer je njegovo nuklearno gorivo iscrpilo ​​i nabreklo do svojih sadašnjih dimenzija.

Te divovske zvijezde također imaju promjenjivu svjetlinu. Posljednjih godina njegova svjetlina je smanjena, što je zabrinulo znanstvenu zajednicu, iako se u posljednje vrijeme oporavlja.

Evo njegovih glavnih karakteristika:

- Udaljenost: Između 500 i 780 svjetlosnih godina.

- masa: Između 17 i 25 sunčevih masa.

- polumjer: između 890 do 960 solarnih radijusa.

- svjetlina: između 90 000 do 150 000 sunčeve svjetline.

- Evolucijsko stanje: crveni nadmoć.

- Prividna magnituda: +0,5 (vidljivo) -3,0 (infracrveni J opseg) -4,05 (infracrveni K opseg).

- Dob: između 8 i 10 milijuna godina.

- Radialna brzina: +21,0 km / s

Betelgeuse pripada spektralnoj klasi M, što znači da je temperatura njegove fotosfere relativno niska. Razvrstan je kao tip M1-2 Ia-ab.

U Yerkesovom dijagramu spektralne klasifikacije sufiks Ia-ab znači da je nadmoćan intermedijalne svjetline. Svjetlosni spektar Betelgeuse koristi se kao referentna klasifikacija drugih zvijezda.

Promjer Betelgeusea procjenjuje se između 860 i 910 milijuna kilometara i to je bila prva zvijezda čiji se promjer izmjerio interferometrijom. Ovaj je promjer usporediv s promjenom Jupiterove orbite, no nije najveći od crvenih superjunaka.

Unatoč velikoj veličini, on je samo 10 do 20 puta masivniji od našeg Sunca. Ali njegova masa je dovoljno velika da bi njegova evolucija zvijezda bila brza, jer je vijek zvijezde obrnut od kvadrat njegove mase.

Formiranje i evolucija

Betelgeuse je, kao i sve zvijezde, počeo kao ogroman oblak plina vodika, helija i kozmičke prašine s drugim kemijskim elementima, koji su se kondenzirali oko središnje točke i povećavali njegovu masnu gustoću.

Postoje dokazi da je to slučaj u formiranju zvjezdanih grozdova, obično smještenih unutar maglina sastavljenih od hladne, rijetke međuzvjezdane materije.

Slika 2. Maglina IC396 s brojnim zvijezdama u fazi formiranja. Slika je snimljena infracrvenom vezom, jer vidljivi spektar apsorbira maglu. Izvor: NASA / Spitzer.

Formiranje zvijezde, njezin život i smrt, vječna je borba između:

• Gravitacijska privlačnost koja ima tendenciju kondenziranja sve tvari u jednom trenutku i
• Pojedinačna kinetička energija svake čestice, koja zajedno vrši pritisak koji je potreban za bijeg i širenje iz točke privlačenja.

Kako se izvorni oblak smanjuje prema središtu, nastaje protostar koji počinje emitirati zračenje.

Gravitacijsko privlačenje uzrokuje da atomske jezgre stječu kinetičku energiju, ali kad se zaustave u najgušćem središtu protostar, emitiraju elektromagnetsko zračenje i tako počinju sjajati.

Kad se dosegne tačka u kojoj su jezgre vodika tako čvrsto nabijene i steknu dovoljno kinetičke energije da prevladaju elektrostatičko odbijanje, počinje djelovati jaka privlačna sila. Tada dolazi do fuzije jezgara.

Pri nuklearnoj fuziji jezgra vodika stvaraju se jezgre helija i neutrona s ogromnim količinama kinetičke energije i elektromagnetskog zračenja. To je zbog gubitka mase u nuklearnoj reakciji.

To je mehanizam koji djeluje protiv gravitacijskog kompresije zvijezde, kroz kinetički tlak i pritisak zračenja. Sve dok je zvijezda u ovoj ravnoteži, kaže se da je u glavnom slijedu.

Pozorište crvenog diva

Gore opisani postupak ne traje zauvijek, barem za vrlo masivne zvijezde, jer se vodik pretvara u helij.

Na taj se način smanjuje pritisak koji djeluje protiv gravitacijskog kolapsa i zato se jezgra zvijezde sabija, istovremeno kad se vanjski sloj širi i dio čestica, najenergičnijih čestica, bježi u svemir, tvoreći oblak prašine koji okružuje zvijezdu.

Kad se to dogodi, stanje crvenog giganta je postignuto i to je slučaj Betelgeusea.

Slika 3. Betelgeuse, crveni superjunak veličine 800 sunaca do 130 parseksa u sazviježđu Orion, pokazuje svoj zvjezdani disk. (Izvor: HST).

U zvjezdanoj evoluciji masa zvijezde definira vrijeme života i smrti.

Superjunak poput Betelgeusea ima kratak životni vijek, prolazeći kroz glavni slijed vrlo brzo, dok manje masivni crveni patuljci skromno sjaju milijunima godina.

Procjenjuje se da je Betelgeuse stara 10 milijuna godina, a smatra se da je u završnoj fazi svog evolucijskog ciklusa. Smatra se da će se nakon 100.000 godina životni ciklus završiti velikom eksplozijom supernove.

Struktura i sastav

Betelgeuse ima gustu jezgru okruženu plaštom i atmosferom, koji je 4,5 puta veći od promjera Zemljine orbite. No, 2011. otkriveno je da je zvijezda okružena ogromnom maglom materijala koji potječe od nje same.

Maglina koja okružuje Betelgeuse prostire se na 60 milijardi kilometara od površine zvijezde, što je 400 puta više od orbitalnog polumjera Zemlje.

U svojoj posljednjoj fazi, crveni divovi u relativno kratkom vremenu izbacuju materijal u okolni prostor. Procjenjuje se da će Betelgeuse izbaciti ekvivalent Sunčeve mase u samo 10.000 godina. Ovo je samo trenutak u zvjezdano vrijeme.

Ispod je slika zvijezde i njene maglice, dobivena VLT teleskopom smještenim u Cerro Paranalu, Antofagasta, Čile, od strane ESO-a (Europske organizacije za astronomska istraživanja u južnoj hemisferi).

Na slici je središnji crveni krug pravilno zvijezda Betelgeuse, promjera četiri i pol puta veće od Zemljine orbite. Tada crni disk odgovara vrlo svijetlom području koje je maskirano kako bi nam omogućilo da vidimo maglu koja okružuje zvijezdu, a koja se, kako je rečeno, proteže do 400 puta više od Zemljine orbitalne polumjere.

Ova je slika snimljena u infracrvenom rasponu i obojena tako da su različite regije vidljive. Plava boja odgovara najkraćim valnim duljinama, a crvena najdužoj.

Slika 4. Mali crveni krug u središtu je zvijezda Betelgeuse, crni krug je maskiranje izuzetno svijetlog područja. Oko crnog kruga možete vidjeti maglu sastavljenu od materijala koji je izbacila zvijezda. (Izvor: ESO-VLT)

Elementi prisutni u Betelgeuseu

Kao i sve zvijezde, Betelgeuse se sastoji uglavnom od vodika i helija. No, kako je zvijezda u posljednjim fazama, ona unutar sebe počinje sintetizirati druge teže elemente iz periodične tablice.

Promatranja maglice koja okružuje Betelgeuse, sastavljena od materijala koji je bacila zvijezda, ukazuju na prisustvo silicijeve prašine i glinice. Taj je materijal ono što čini većinu stjenovitih planeta, poput Zemlje.

Ovo nam govori da su u prošlosti postojale milijune zvijezda sličnih Betelgeuseu, osiguravajući materijal koji čini stjenovite planete u našem Sunčevom sustavu, uključujući Zemlju.

Prigušenje Betelgeusea

U novije vrijeme Betelgeuse je vijest u međunarodnom tisku, jer je početkom listopada 2019. godine svjetlo počelo znatno zamračiti, i to za samo nekoliko mjeseci.

Na primjer, za siječanj 2020. njegova se svjetlost smanjila za 2,5. Međutim, do 22. veljače 2020. prestao je zatamniti i počeo je vraćati svoju svjetlinu.

To se odnosi na vidljivi spektar, međutim, u infracrvenom spektru njegova svjetlina je ostala prilično stabilna tijekom posljednjih 50 godina, zbog čega astronomi misle da nije svjetlosna varijacija poput one koja se događa u faze koje vode do eksplozije supernove.

Naprotiv, radi se o apsorpciji i raspršivanju vidljivog pojasa elektromagnetskog spektra, zbog oblaka prašine koji je zvijezda sama izbacila.

Taj oblak prašine je transparentan infracrvenom, ali ne i vidljivom spektru. Navodno se gusti oblak prašine koji okružuje zvijezdu brzo udaljava od nje, pa će rame Oriona, mitološkog lovca, sigurno još dugo ostati na nebu.

Reference

1. Astronoo. Betelgeuse. Oporavilo sa: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Kozmos: Astronomija u novom mileniju. Treće izdanje. Thomson-Brooks / Cole.
3. Sjeme, M. 2011. Temelji astronomije. Sedmo izdanje. Cengage Learning.
4. Otvori prozor. Odnos mase-svjetlosti Oporavak od: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Oporavak od: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Zvjezdana asocijacija Orion OB1. Oporavak od: es.wikipedia.com