Астрономія
Астрономія

Падіння яскравості Бетельгейзе пов’язали зі змінами у фотосфері та хмарою пилу

За допомогою Дуже великого телескопу астрономи отримали зображення Бетельгейзе з високою роздільною здатністю під час падіння яскравості зірки у 2019-2020 роках та порівняли отримані дані з моделюванням. Про це вони пишуть у журналі Nature. Виявилося, що Бетельгейзе спершу викинула бульбашку газу, а потім у її фотосфері з’явилася ділянка зі зниженою температурою. Це сприяло формуванню хмари пилу, яка частково закрила зірку для спостерігача з Землі.

Анімація затемнення Бетельгейзе. L. Calçada / ESO

Що відомо про Бетельгейзе?

Бетельгейзе — це червоний надгігант у сузір’ї Оріона, розташований на відстані 724 світлових років. Цей тип зірок є найпоширенішим кінцевим етапом еволюції світил, які мають початкову масу в 8–35 разів більше маси Сонця. Під час цієї фази, що триває приблизно 100 000 років, червоні надгіганти зазнають значних втрат маси, однак механізми, що за цим стоять, лишаються невідомими. Втрати маси можуть значно вплинути на еволюційний шлях, колапс та криву блиску майбутньої наднової та на остаточну долю світила — утворення нейтронної зірки або чорної діри. З листопада 2019 року по березень 2020 року Бетельгейзе пережила історичне падіння своєї яскравості. Зазвичай її видима зоряна величина становить від 0,1 до 1, однак під час цієї події у лютому 2020 року вона досягла значення 1,614 (чим вище це значення, тим менша яскравість зірки). Подію назвали Великим затемненням Бетельгейзе, астрономи продовжують з’ясовувати її причини.

Яке дослідження провели вчені?

За допомогою Дуже великого телескопа дослідники отримали прямі зображення Бетельгейзе з високою роздільною здатністю. Спостереження були проведені до (січень 2019 року) та під час затемнення (грудень 2019 року, січень та березень 2020). Таким чином, астрономи змогли проаналізувати диск Бетельгейзе та середовище навколо неї за рік до та безпосередньо під час Великого затемнення. На кожному із зображень добре видно фотосферу — шар її атмосфери, який випромінює видиме світло. Чотири сценарії можуть пояснити Велике затемнення Бетельгейзе: локальне зниження ефективної температури зірки, затемнення новоутвореним пилом, затемнення за допомогою пилу, що проходить перед диском Бетельгейзе, або ж зміна кутового розміру зірки. Спираючись на свої спостереження, астрономи перевірили кожен сценарій за допомогою моделювання.

Зміни в яскравості Бетельгейзе. L. Calçada, M. Montargès et al. / ESO

То яка причина падіння яскравості зірки?

Спостереження вчених чітко ідентифікують наявність новоутвореного пилу поблизу фотосфери, а також охолодження частини фотосфери Бетельгейзе. Велике затемнення відбулося через 424 дні після попереднього мінімуму яскравості зірки. Враховуючи, що її звичайний період пульсації триває близько 400 днів, сценарій, що пояснює подію, повинен враховувати цей процес. Дослідники припускають, що за деякий час до Великого затемнення Бетельгейзе викинула бульбашку газу, і, можливо, цьому сприяло підняття на поверхню гігантської конвективної ячейки. Найважливішим параметром для конденсації пилу в навколишньому середовищі зірок є температура. Коли зірка зменшила яскравість наприкінці 2019 року відповідно до своєї фази пульсації, це сприяло локальному зниженню температури з 3700 до 3400 Кельвінів. Температура навколишнього середовища, що оточувало викид газу, повинна була знизитися з 2300–1900 Кельвінів до 2000–1600 Кельвінів, що могло спричинити швидке утворення пилу. Після початкового зародження пилу та затемнення газ поширився далі від зірки, що, можливо, спричинило каскад зародження пилу. У результаті сталося Велике затемнення Бетельгейзе.

Таким чином, астрономи дійшли висновку, що така подія не вказує на початок спалаху наднової.