Betelgeizė: Ar atėjo lemiamos dienos raudonajai supermilžinei? UFO Page. Lithuanian

Betelgeizės pavadinimas kilęs iš arabų kalbos, galbūt, Yad al-Jauza, t.y. al-Jauza [t.y. Oriono] ranka. Į Europą atėjo įvairiais variantais. Kiti jos vardai: persų Bašn - ranka, sanskritu Bahu - ranka, kinų Šenksiusi - ketvirtoji Trijų žvaigždžių žvaigždyno žvaigždė ir t.t. Pietų Australijos aborigenai įtraukė ją, dėl jos šviesumo kitimo, į žodinę tradiciją kaip Nyeeruna kuoką, prisipildančią ugnies ir išsisklaidančią prieš grįžtant. Indijoje ji buvo Ardra („drėgnasis“) ir audrų dievas Rudra jį valdė. Betelgeizė turi daugybę ir kitų pavadinimų: Al-Mirzam arba Menkib al-Gjauza (arabų), Čak tuliks (majų), Kauluakoko (havajiečių), Lak (tibetiečių), Moroič (Australijos aborigenų), Putara (maorių) ir kt.
Jos vardą pasisavino ir garsusis vaiduoklis iš juodojo humoro komedijos „Beetlejuice“ (1988; jis anglų kalba skamba visai kaip Betelgeizės pavadinimas – „Bitldžūs“).

Betelgeizė gerai matoma plika akimi ir žinomas nuo senovės. Ji minima Ptolemėjaus „Almageste“ kaip „ryški rausvoka žvaigždė kairiajame Oriono petyje“. Naujaisiais laikai jos kintamumą 1836 m. atskleidė Dž. Heršelis. Dabar jos sisteminius fotometrinius ryškumo matavimus nuo 1920-ųjų atlieka AAVSO asociacija, o paskutinį pusamžį ir JAV Vilanovo un-to astronomai. Būtent Edvardas Ginanas¹⁾ iš šio universiteto pirmasis 2019 m. gruodį pranešė apie Betelgeizės „patamsėjimą“. Kelis dešimtmečius trunką tyrimai atskleidė, kad jos šviesumas kinta keliais skirtingos trukmės ciklais: pagrindinis 420 dienų, antrinis apie 2100 dienų (apie 5,7 m.) ir kt. Jų priežastys iki galo neišsiaiškintos, tačiau žvaigždei pulsuojant kinta ir jos dydis.

Betelgeizė buvo pirmąja žvaigžde, kurios diskas buvo įžiūrėtas 1920 m. gruodį 2,5 m skersmens teleskopu Vilsono kalno observatorijoje, o pirmuoju interferometru išmatuotas kampinis dydis. Tą interferometrą sukonstravo ir matavimus atliko Nobelio premijos laureatas Albertas Maikelsonas, pasižymėjęs ir šviesos greičio matavimais.

Vis tik Betelgeizė netapo lengvu objektu tiksliems matavimams, mat prie jos nerasta palydovų, nors apie jų „atradimus“ pranešta ne kartą, tačiau jie vis nepasitvirtindavo. Vis tik „Beždžionių planetą“ (1963) fantastas Pjeras Bulis įkurdino būtent ten. Kita problema – žymus žvaigždės kintamumas, tačiau pagrindine kliūtimi yra tai, kad tai raudonoji milžinė, besirandanti savo evoliucijos pabaigoje – kai aktyviai praranda savo medžiagą, pasklindančią jos apylinkėse, kai dulkių debesys užpildo tūrį, prilygstantį visai Saulės sistemai, ir astronomams sunku nusitaikyti į pačią žvaigždę. Tad, nepaisant šimto metų stebėjimų, paklaidos vis dar nemažos. Ir tik visai neseniai, 2017-ais, tiksliau nustatytas atstumas iki jos, kai buvo pasinaudota keliais teleskopais vienu metu: orbitiniu „Hipparcos“ bei antžeminiais VLA²⁾, e-Merlin³⁾ ir ALMA. Atstumas įvertintas 615-880 švm. 2011 m. buvo pasiūlytas ir naujas šios supermilžinės masės nustatymo metodas, pagal kurį ji yra 7,7-16,6 Saulės masių. Pagal 2017 m. įvertinimus jos spindulys apie 4,1 a.v., t.y apie 900 kartų didesnis už Saulės (t.y. jos išorinė riba būtų kažkur už asteroidų žiedo, nes Jupiteris nuo Saulės nutolęs apie 5,5 a.v.). Betelgeizė aplink savo ašį sukasi gana nerangiai – per kokius 36 m.

Tačiau su jos sukimusi susijusi ir viena mįslė. Jos išoriniai sluoksniai sukasi 5-15 km/sek. Greičiu, kas yra apie 100 kartų greičiau nei turėtų būti panašaus dydžio žvaigždei. 2016-ais grupė amerikiečių astronomų pasiūlė, kad anksčiau Betelgeizė buvo dvinare žvaigžde su gerokai mažesnės masės kompanione, tačiau išsiplėtusi ji ją „prarijo“ – ir įvyko sprogimas į erdvę išmetęs nemažą dalį kompanionės medžiagos, o tuo pačiu suteikęs Betelgeizei papildomą sukimosi greitį. Ir tikrai, 2012 m. jos aplinkoje atrasta ją juosiantis neaiškios kilmės medžiagos lankas. Tačiau tasai „pasiskanavimas“ savo kompanione gali ir atitolinti virtimą supernova.

Vis tik Steve Howell’as⁴⁾ iš NASA Ames centro, 2025 m. stebėdamas Betelgeizę antžeminiu „Gemini North“ teleskopu ant miegančio Mauna Kea ugnikalnio Havajuose su didelės raiškos „Alopeke speckle imager“ (alopeke havajiečių kalba reiškia „lapę“) kamera, pastebėjo galimus žvaigždės kompanionės įrodymus Betelgeizės atmosferos pakraščiuose – kur ir buvo prieš tai numatę astrofizikai, o ir tiek atstumas, tiek palydovės kryptis (115^o azimuto kampas į šiaurės rytus) puikiai atitinka prognozes. Palydovė maždaug 250 kartų blausesnė už pačią Betelgeizę; jos orbitos spindulys siekia tik 4 a.v., bet Betelgeizė tokia didelė, kad palydovė skrieja jos atmosferos išorinėje dalyje (stipri potvyninė sąveika per artimiausius 10 tūkst. m. privers palydovę panirti giliau į didžiąją žvaigždę ir joje sudegti). Jei palydovė tikrai yra, jį bus lengviau aptikti, kai jis pasieks toliausiai nutolusį orbitos tašką, o tai įvyks 2027 m. lapkritį. Styvas siūlo pavadinti palydovę Sivarha („apyranke“), nes Betelgeizė arabiškai yra „al-Džavzos ranka“.

Bet Betelgeizė gana jauna – jai viso labo 8-8,5 mln. m. Savo gyvenimą pradėjo kaip karšta žydroji milžinė su mase per 20 Saulės masių. Tačiau dabar jos paviršiaus temperatūra „tik“ apie 3600^oK, tačiau dėl milžiniško dydžio jos šviesumas Saulę viršija 90-150 tūkst. kartų. Jos regimas žvaigždinis dydis – 0-1,6^m, nors infraraudonųjų spindulių diapazone jis siekia net 4^m. Nuo savo gimtojo „lopšio“ ji „sprunka“ 30 km/sek. greičiu, tačiau atsekus šį jos kelią patektume į regioną šalia galaktinės plokštumos, kur nėra žvaigždžių susidarymo srities. Tad labiausia tikėtina, kad ji susidarė žvaigždžių formavimosi rajone prie Oriono juostos, o vėliau ją iš ten išmetė supernovos sprogimas. Tačiau jos trajektorija nesusikerta ir su ta sritimi! Matyt ji vėliau keitė savo kursą…

Ilgamečiai stebėjimai rodo, kad Betelgeizės ryškumas kinta gana plačiame diapazone – 0,4-1,2^m, t.y. per 25%. tad, kai 2019 m. spalį ji ėmė blėsti, niekas pradžioje nesistebėjo. Tačiau gruodžio mėn. jos ryškumas sumažėjo net 30%, kas viršijo stebėjimus per visą laiką – ir mėnesio pabaigoje tesiekė 1,4^m, o vasario pradžioje nukrito net iki 1,66^m, paviršiaus temperatūrai sumažėjant 100^oK. Žvaigždė neteko 2/3 savo ryškumo, kas buvo pastebima net plika akimi. Vis tik buvo tikimasi, kad netrukus ji vėl ryškiai sušvis, tačiau to nenutiko.

Betelgeizė irgi turi dėmių (granulių), kurios pirmąkart joje aptiktos paskutiniame 20 a. dešimtmetyje. Tik jei Saulėje jos yra apie 1500 km pločio (skaitykite Saulės dėmės), tai Betelgeizėje kaip atstumas nuo Žemės iki Marso ir gali pasiekti 60% pačios žvaigždės skersmens. O paskutiniais keliolika metų astronomai joje ne kartą stebėjo milžiniškas šviesias dėmes, atitinkančias karštos plazmos sritis, kuriose temperatūra 4000-5000^oK. Jų susidarymą, be konvekcijos, gali veikti žvaigždės pulsavimas, smūginės bangos ir kiti procesai. Ir viena iš galimų patamsėjimo priežasčių įvardijama milžiniškos tamsios dėmės susidarymas. Tačiau labiau tikėtinas Betelgeizės pasislėpimas už aplinkinio šalto dulkių debesies, susidariusio iš išmestos žvaigždės medžiagos. 2011 m. prie VLT prijungtu VISIR prietaisu astronomai gavo to ūko, kuris nusitęsęs apie 400 a.v., nuotrauką, o vėliau aptiktas ir vėsių dujų lankas 50 a.v. atstumu. Šią hipotezę paremia ir 2019 m. tuo pačiu VISIR užfiksuotas Betelgeizės „išspjautas“ didelis dujų debesis, o 2020 m. vasarį La-Silja⁵⁾ observatorijoje HARPS prietaisu gauti Betelgeizės spektrai rodo žymų titano oksido (TiO), kuris sugeria nemažą dalį regimos šviesos, kiekį.

Astrofizikai mano, kad Betelgeizė raudonosios milžinės būsenoje randasi jau apie 40 tūkst. m. (įverčiai svyruoja 20-140 tūkst. m.). Nustatyti laiką galima palyginus medžiagos praradimo spartą su jos kiekiu aplinkinėje erdvėje bei pagal sunkiųjų elementų kiekį jos paviršiuje. Tačiau Betelgeizė – „bėganti“ žvaigždė ir dalį materijos galėjo „pamesti“ pakeliui. Vis tik pagal kinų mokslininkų 1978 m. publikaciją buvimas raudonąja milžine laikas gali būti trumpesnis. Mat 1 a. pr.m.e. astronomas Simas Cianis⁶⁾ savo traktate išvardijo žvaigždžių spalvas: „balta kaip Sirijus, raudona kaip Antaris, geltona kaip Betelgeizė, žydra kaip, Belatriksas“. Tačiau juk Betelgeizė ne geltona, o raudona – kaip ir Antaris! Beje tai minėjo ir Ptolemėjus, gyvenęs po 300 m. Tad, jei tikėsime jais, apie mūsų eros pradžią Betelgeizė pakeitė spalvą. Ar tai įmanoma?! Taip, nes būtent žydroji žvaigždė evoliucionuoja į raudonąją milžinę per geltonosios žvaigždės stadiją – ir tuo metu padvigubėdama dydžiu. Tokiu atveju tai įvyko vos ne mūsų akyse!?

Tokios žvaigždės gyvenimą baigia supernovos sprogimu, kai po jo liks neutroninė žvaigždė. Kada tai tiksliai įvyks, nežinoma, tačiau tikėtina bet kada per artimiausius 100 tūkst. m. bet kuriuo atveju, - tai tikėtiniausias kandidatas supernovai. Paskutinį kartą mūsų galaktikoje supernova užregistruota 1604 m. (Keplerio supernova), o kita artimiausia mums supernova buvo 1987 m. SN 1987A, plykstelėjusi Didžiajame Magelano ūke. Todėl mokslininkai ir ruošiasi nepražiopsoti to įvykio – jau įrengė neutrinų detektorius (kaip japonų SK-Gd projekto), nes prieš jį turi padidėti neutrinų ir antineutrinų srautas. Japonai žada įspėti prieš 10 val. iki žvaigždės kolapso.

Tačiau Betelgeizė nesukels ir „pasaulio pabaigos“, nes ji per toli. Pavojų Žemei keltų supernova, sprogusi arčiau nei 50 švm., o smūginė banga ir supernovos likučiai Žemė pasiektų tik po 6 mln. m. - ir gerokai nusilpę.

Astronomams gana pasisekė, kad VLT teleskopu Betelgeizė tirta 2019 m. sausį iki jai blėstant. Tad kai VLT ir SPHERE prietaisu 2019 m. gruodį, vadovaujant belgui Miguel Montarges⁷⁾, buvo gautas naujas Betelgeizės vaizdas, buvo galimybė juos palyginti. Naujose nuotraukose žvaigždė pasirodė esanti gana nesimetriška.

Betelgeizė patraukė ypatingą astronomų dėmesį, kai 2019 m. gruodį jos šviesumas staiga pradėjo mažėti – tuo labiau, kai ji yra toje vystymosi stadijoje, kai gali virsti supernova.

Betelgeizė – vienas patraukliausių objektų danguje; ji, esanti Oriono žvaigždyne, labai ryški (ryškiausių dešimtuke), nepaisant to, kad yra už 650 švm., kadangi jos skersmuo 1000 kartų didesnis už Saulės. Kartu ji užminusi ir nemažai mįslių. Ji turi ryškėjimo ir aptemimo laikotarpius, paprastai 400 dienų cikle. Tačiau 2019 m. jos šviesumas krito labai smarkiai („Didysis užtemimas“), parodęs, kad jos širdis plaka ne taip jau ir ritmingai. Tai sukėlė klausimų, ar tik nemiršta žvaigždė, tačiau pasirodė, kad ji tik nusimeta daug dulkių ir dujų. Nuo tada jos širdies plakimas patankėjo, o 2023 m. jos ryškumas vėl padidėjo.

Jau buvo žinoma, kad 400 dienų ciklą greičiausiai sukelia dujos netoli žvaigždės branduolio, kuris pradėjo kaisti, kas ir vertė žvaigždę plėstis. Bet Betelgeizė turi ir antrą svyravimų tipą – ilgąjį antrinį periodą (LSP), trunkantį 2170 dienų. Ir nors LSP nėra retas tarp žvaigždžių, jį retai turi raudonosios milžinės – ir mokslininkai nelabai supranta, kas jį jai sukelia (o ir teorijų apie jo priežastį nelabai buvo). Tačiau naujas 2024 m. pasirodęs JAV ir Vengrijos tyrinėtojų straipsnis bando tai paaiškinti.

Buvo pasiūlyta keli LSP mechanizmai – nuo milžiniškos kiaušiniškos konvekcijos režimų sąveikos, neradialinės pulsacijos, žvaigždės dvilypumo iki labiau egzotinės fizikos, tokios kaip dulkių moduliacija už žvaigždės ribų. Galiausiai straipsnyje daroma išvada, kad tikėtiniausias yra dvilypumas, o kitais žodžiais tariant, kad tai iš tikro dvi žvaigždės. Pati dvilypumo idėja kilusi dar 20 a. paskutiniame dešimtm. ir 21 a. pradžioje.

Toji hipotetinė antroji žvaigždė įvardinta kaip Betelbuddy – ir, tikėtina, yra dukart didesnė nei mūsų Saulė. Aiškinama, kai kai ji praeina pro matomumą iš Žemės, ji sutrikdo dujas, šiaip trukdančias šviesai pasiekti Žemę, tad Betelgeizė atrodo ryškesne. Nors Betelgeizės dvinarumas nepatvirtintas, jis gana tikėtinas, nes net 85% visų žvaigždžių yra dvinarės.

Kartu straipsnyje nagrinėjama ir tai, ar tas 2170 dienų periodas iš tikro yra LSP, o gal yra radialinis žvaigždės pulsavimas (FM, o šiuo atveju tai reikštų, kad žvaigždė yra netgi didesnė, nei laikoma – ir galėtų virsti supernova vos po poros šimtmečių). Tačiau labiau tikėtina, kad Betelgeizė vis dar tebėra helio degimo stadijoje, tad jai dar likę bent 100 tūkst. m. - o tiek laiko pakaks besislepiančios galimos jos porininkės paieškoms!

²⁾ VLA, Karl G. Jansky vardo Labai platus antenų tinklas - 38-ių radijo antenų masyvas pietvakarių JAV, San Agustino lygumoje Nju Meksiko valstijoje, apie 80 km į vakarus nuo Sokoro miesto. Įrengtas 20 a. 8-me dešimtm. David S. Heeschen’o pastangomis (pirmoji antena pastatyta 1975 m.). Jis išsidėstęs teritorijoje su 36 km spinduliu 2120 m virš jūros lygio ir funkcionuoja kaip interferometras. Yra NRAO dalimi. 2011-ais atnaujintas, o 2012 m. kovą suteiktas K.G. Jansky vardas. 2023 m. NRAO paskelbė, kas seną įrangą pakeis 160 naujų antenų ir bus pervardinta į Next Generation Very Large Array. VLA naudotas vandens Merkurijuje, mikrokvazarų, žvaigždžių radijo karūnų paieškai. Juo stebėtos juodosios skylės, protoplanetiniai diskai aplink jaunas žvaigždes, stebimas dujų judėjimas prie Paukščių tako branduolio ir kt.

³⁾ MERLIN (Multi-Element Radio Linked Interferometer Network) - radijo interferometras Anglijos teritorijoje, antenas išdėsčius 217 km atstumu. Veikia nuo 151 MHz iki 24 Ghz dažniais. e-MERLIN projektas naudoja 7-is radijo teleskopus Britanijoje. Naudotas radijo galaktikų, kvazarų, hidroksilo (OH) tarpžvaigždinėse dujose spektrų stebėjimui, labai tiksliai astrometrijai ir pan.

⁴⁾ Stivas Hovelas (Steve B. Howell) - NASA Ames centro vyr. tyrėjas, profesorius, žinomas ekzoplanetų paieškomis ir astronominių instrumentų kūrimu. Dalyvavo „Kepler“ ir K2 misijose. Kitos jo domėjimosi sritys: detektoriai, kintamosios žvaigždės, žvaigždžių evoliucija, fotometrija ir kt. Vadovavo komandai, atradusiai Betelgeizės kompanionę. Plutoną vis dar tebelaiko pilnaverte planeta. Dalyvauja „SuperChefs“, ne pelno siekiančios organizacijos apie maistą ir sveiką mitybą (yra vegetaras), veikloje. Parašė keliolika knygų apie astronomiją ir astronominius instrumentus, o taip pat pora fantastinių romanų, liečiančių egzoplanetas ir kosmines keliones. Groja bliuzą; 2020 m. su Henri Scars Struck’u debiutavo su egzoplanetomis susijusioje muzikinėje instaliacijoje „Beyond Me“.

⁵⁾ La Silla observatorija - ESA observatorija Čilėje, turinti 18-a teleskopų ir yra didžiausia Pietų pusrutulyje. Įsikūrusi 2400 m aukščio kalne (anksčiau vadinto Cinchado, bet pervadinto į La Silla - „balnas“) Atakamos dykumoje apie 160 km į šiaurę nuo La Serena.

⁶⁾ Sima Cianis (apie 145-86 m. pr.m.e.) - – kinų istorikas ir astrologas, dirbęs Han Wudi imperatoriaus rūmų istoriku ir parašė pirmą oficialų Kinijos istorijos veikalą – „Istoriko užrašus“ (Šidži). Jame apžvelgiama Kinijos istorija nuo legendinio Geltonojo imperatoriaus iki 1 a. pr.m.e. Sudaryta iš 130 skyrių (ritinėlių), suskirstytų į 5-ias dalis. Jo novatoriškumas buvo tas, kad ji išeina už „rūmų“ istorijų rėmų, tik fiksuojant įvykius. Sima Cianis stengėsi juos suprasti, apibendrinti ir padaryti išvadas. Pagrindiniais tautos veiklos principus jis vadino Nuoširdumu (čžun), pagarba (czin) ir kultūringumas (ven). Vėliau istorija buvo perrašyta ir papildyta vėlesnių rūmų istorikų ir 1911 m. buvo parašytos 25-ios oficialios Kinijos istorijos knygos. 105 m. pr.m.e sudarė naują Taiču kalendorių, kuriame metus sudarė 365,25 d., suskirstytos į 12-a Mėnulio mėnesių.

⁷⁾ Migelis Nontaržė (Miguel Montarges, , g. 1986 m.) - prancūzų astronomas ir mokslo populiarintojas, dirbantis Paryžiaus observatorijoje. Jo domėjimosi sritys: žvaigždžių (gigančių) masės praradimas jų gyvavimo pabaigoje, didelio tikslumo prietaisų naudojimas, gautis duomenis analizuojant skaitmeniniais modeliais. Papildomai domisi istoriniais stebėjimo prietaisais. Dalyvavo komandoje, naudojusioje VLT, besiaiškinusioje Betelgeizės ryškumo mažėjimą – nustačiusios, kad priežastimi yra šaltos dėmės žvaigždėje susidarymas ir neskaidrus išmestų dujų debesis.