BETELGEUSE: ZNAČILNOSTI, TVORBA, STRUKTURA IN SESTAVA - ARTE - 2026

Betelgeuse je alfa zvezda ozvezdja Orion, zato jo imenujejo tudi alfa Orionis. To je zvezda rdečega supergiantnega tipa, zvezde največjega obsega, vendar ne nujno najbolj množične.

Kljub temu, da je Orion alfa zvezda, Betelgeuse na prvi pogled ni najsvetlejši v ozvezdju, saj najbolj izstopa Rigel -beta Orionis. Vendar je v infrardečem in skoraj rdečem spektru najsvetlejši Betelgeuse, kar je neposredno povezano z njegovo površinsko temperaturo.

Slika 1. Ozvezdje Orion in štiri njegove glavne zvezde, vključno z Betelgeuseom. Vir: Pixabay.

To zvezdo so zagotovo že od antičnih časov opazovali prvi ljudje zaradi velike svetilnosti. Po vrstnem redu je ponavadi deseto najsvetlejše na nočnem nebu in, kot rečeno, drugo v svetlosti v ozvezdju Orion.

Kitajski astronomi so v 1. stoletju Betelgeuse opisali kot rumeno zvezdo. Toda drugi opazovalci, kot je Ptolemej, so jo označili za oranžno ali rdečkasto. Veliko kasneje, v 19. stoletju, je John Herschel opazil, da je njegova svetlost spremenljiva.

Zgodi se, da se vse zvezde razvijajo, zato se njihova barva sčasoma spreminja, saj izpušča plin in prah iz najbolj površinskih plasti. To spreminja tudi njegovo svetilnost.

Splošne značilnosti

Betelgeuse je značilen primer rdeče supergiantne zvezde, za katero je značilno, da imata spektralni tip K ali M in svetilnost tipa I.

So zvezde z nizko temperaturo; V primeru Betelgeuse se izračuna, da znaša približno 3000 K. Temperatura in barva sta povezani, na primer kos vročega železa je rdeč vroč, če pa se temperatura poveča, postane bela.

Kljub temu, da je bil star le 8 milijonov let, se je Betelgeuse hitro razvil iz glavnega zaporedja, ker je jedrskega goriva zmanjkalo in nabreklo do sedanjih razsežnosti.

Te orjaške zvezde imajo tudi spremenljivo svetilnost. V zadnjih letih se je zmanjšala njegova svetlost, kar je zaskrbilo znanstveno skupnost, čeprav si v zadnjem času opomore.

Tu so njegove glavne značilnosti:

- Razdalja : Med 500 in 780 svetlobnih let.

- maša : med 17 in 25 sončnih mas.

- polmer : med 890 in 960 sončnih polmerov.

- Svetlost : med 90.000 do 150.000 sončne svetlosti.

- Stanje evolucije : rdeče nadvišanje.

- Navidezna magnituda : +0,5 (vidno) -3,0 (infrardeči J pas) -4,05 (infrardeči K pas).

- Starost : med 8 in 10 milijoni let.

- radialna hitrost : +21,0 km / s

Betelgeuse spada v spektralni razred M, kar pomeni, da je temperatura njegove fotosfere relativno nizka. Uvrščamo ga v tip M1-2 Ia-ab.

V Yerkesovem diagramu spektralne razvrstitve pripona Ia-ab pomeni, da gre za nadvlado vmesne svetilnosti. Svetlobni spekter Betelgeuse se uporablja kot referenca za razvrstitev drugih zvezd.

Premer Betelgeuse je po ocenah med 860 in 910 milijonov kilometrov in bila je prva zvezda, katere premer je bil izmerjen z interferometrijo. Ta premer je primerljiv s premerom Jupitrove orbite, vendar ni največji od rdečih superg.

Kljub veliki velikosti je le 10–20-krat bolj masiven od našega Sonca. Njegova masa pa je dovolj velika, da se bo njen zvezdni razvoj hitro povečal, saj je življenjska doba zvezde obratna temu kvadrat njegove mase.

Oblikovanje in evolucija

Betelgeuse se je tako kot vse zvezde začel kot velik oblak vodikovega plina, helija in kozmičnega prahu z drugimi kemičnimi elementi, ki so se kondenzirali okoli osrednje točke in povečali njegovo masno gostoto.

Obstajajo dokazi, da je tako pri oblikovanju zvezdnih grozdov, ki se običajno nahajajo v meglicah, sestavljenih iz hladnih, redkih medzvezdnih snovi.

Slika 2. Meglica IC396 s številnimi zvezdami v fazi tvorbe. Slika je bila posneta v infrardeči povezavi, saj vidni spekter absorbira meglica. Vir: NASA / Spitzer.

Tvorba zvezde, njeno življenje in njena smrt je večni boj med:

• Gravitacijsko privlačnost, ki nagiba vso točko do konca in v eni točki
• Posamezna kinetična energija vsakega delca, ki skupaj izvaja pritisk, ki je potreben, da pobegnemo in se razširimo z mesta privlačnosti.

Ko se prvotni oblak skrči proti sredini, nastane protostar, ki začne oddajati sevanje.

Gravitacijska privlačnost povzroči, da atomska jedra pridobijo kinetično energijo, vendar ko se ustavijo v najgostejšem središču protostarja, oddajajo elektromagnetno sevanje in tako začnejo sijati.

Ko dosežemo točko, ko so vodikova jedra tako tesno pakirana in pridobijo dovolj kinetične energije za premagovanje elektrostatične odbojnosti, začne delovati močna privlačna sila. Potem pride do zlitja jeder.

Pri jedrski fuziji vodikovih jeder nastaneta helija in nevtronska jedra z ogromnimi količinami kinetične energije in elektromagnetnega sevanja. To je posledica izgube mase pri jedrski reakciji.

To je mehanizem, ki preprečuje gravitacijsko stiskanje zvezde, skozi kinetični tlak in sevalni tlak. Dokler je zvezda v tem ravnovesju, naj bi bilo v glavnem zaporedju.

Oder rdečega velikana

Zgoraj opisani postopek ne traja večno, vsaj pri zelo masivnih zvezdah, saj se s pretvorbo vodika v helij gorivo izčrpa.

Na ta način se tlak, ki preprečuje gravitacijski kolaps, zmanjšuje, zato se jedro zvezde zbija, hkrati pa se zunanja plast razširi in del delcev, najbolj energičnih, pobegne v vesolje in tvori oblak prahu, ki obdaja zvezdo.

Ko se to zgodi, je stanje rdečega velikana doseženo in to je primer Betelgeusea.

Slika 3. Betelgeuse, rdeči superjunak, velik od 800 soncev do 130 parsec v ozvezdju Orion, prikazuje svoj zvezdni disk. (Vir: HST).

V zvezdani evoluciji masa zvezde določa čas življenja in smrti.

Vrhunski človek, kot je Betelgeuse, ima kratko življenjsko dobo in skozi glavno zaporedje preide zelo hitro, manj masivni rdeči palčki pa se milijone let skromno svetijo.

Ocenjuje se, da je Betelgeuse stara 10 milijonov let in se šteje, da je v končni fazi svojega evolucijskega cikla. Menijo, da se bo čez 100.000 let življenjski cikel končal z veliko eksplozijo supernove.

Struktura in sestava

Betelgeuse ima gosto jedro, obdano s plaščem in atmosfero, ki je 4,5-krat večji od premera Zemljine orbite. Toda leta 2011 so odkrili, da zvezdo obdaja ogromna meglica materiala, ki izvira iz nje same.

Meglica, ki obdaja Betelgeuse, se razprostira 60 milijard kilometrov od površine zvezde, to je 400-krat večji od orbitalnega polmera Zemlje.

V svoji zadnji fazi rdeči velikani v relativno kratkem času izločijo material v okolico, ogromno. Ocenjuje se, da bo Betelgeuse v samo 10.000 letih izpustil ekvivalent Sončeve mase. To je samo trenutek zvezdnega časa.

Spodaj je slika zvezde in njene meglice, pridobljena s teleskopom VLT, ki se nahaja v Cerro Paranal, Antofagasta, Čile, s strani organizacije ESO (Evropska organizacija za astronomska raziskovanja na južni polobli).

Na sliki je osrednji rdeči krog pravilno zvezda Betelgeuse, premer je štiri in pol večji od Zemljine orbite. Potem črni disk ustreza zelo svetlemu območju, ki je bilo maskirano, da bi lahko videli meglico, ki obkroža zvezdo, ki se, kot rečeno, razteza do 400-krat več kot Zemljin orbitalni polmer.

Ta slika je bila posneta v infrardečem območju in obarvana, tako da so lahko vidne različne regije. Modra ustreza najkrajšim valovnim dolžinam, rdeča pa najdaljši.

Slika 4. Majhen rdeč krog v sredini je zvezda Betelgeuse, črni krog je zakrivanje izjemno svetlega območja. Okoli črnega kroga lahko vidite meglico, sestavljeno iz materiala, ki ga je izvrgla zvezda. (Vir: ESO-VLT)

Elementi, prisotni v Betelgeuseu

Kot vse zvezde je tudi Betelgeuse sestavljena predvsem iz vodika in helija. Ker pa je zvezda v svojih zadnjih fazah, v notranjosti začne sintetizirati druge težje elemente iz periodične tabele.

Opazovanja meglice, ki obdaja Betelgeuse, sestavljena iz materiala, ki ga je vrgla zvezda, kažejo na prisotnost kremenčevega prahu in glinice. Ta material je tisto, kar sestavlja večino skalnih planetov, kot je Zemlja.

To nam pove, da je v preteklosti obstajalo na milijone zvezd, podobnih Betelgeuseu, ki zagotavljajo material, ki je bil sestavljen iz skalnih planetov našega osončja, vključno z Zemljo.

Betengeuse slabljenje

V zadnjem času je Betelgeuse novica v mednarodnem tisku, saj se je v začetku oktobra 2019 njegova svetloba že v nekaj mesecih opazno zmanjšala.

Januarja 2020 se je na primer njegova svetlost zmanjšala za 2,5. Vendar je do 22. februarja 2020 prenehalo zatemniti in začelo je znova dobivati ​​svojo svetlost.

To se nanaša na vidni spekter, vendar je v infrardečem spektru njegova svetlost v zadnjih 50 letih ostala dokaj stabilna, zaradi česar astronomi mislijo, da ne gre za spreminjanje svetlobe kot tisto, ki se pojavlja v stopnje, ki vodijo do eksplozije supernove.

Nasprotno, gre za absorpcijo in razpršitev vidnega pasu elektromagnetnega spektra zaradi oblaka prahu, ki ga je zvezda sama izgnala.

Ta oblak prahu je pregleden do infrardečega, ne pa tudi vidnega spektra. Očitno se debeli oblak prahu, ki obdaja zvezdo, hitro oddaljuje od nje, zato bo ramo Oriona, mitološkega lovca, zagotovo ostalo dlje na nebu.

Reference

1. Astronoo. Betelgeuse. Pridobljeno: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. Kozmos: Astronomija v novem tisočletju. Tretja izdaja. Thomson-Brooks / Cole.
3. Semena, M. 2011. Temelji astronomije. Sedma izdaja. Cengage Learning.
4. Odpri okno. Razmerje med maso in svetilnostjo Obnovljeno iz: media4.obspm.fr
5. Wikipedija. Betelgeuse. Pridobljeno: es.wikipedia.com
6. Wikipedija. Zvezdna zveza Orion OB1. Pridobljeno: es.wikipedia.com