Тайна великого затемнения Бетельгейзе официально раскрыта

Причина таинственного падения яркости звезды была вызвана гигантским облаком пыли, выброшенным из красного сверхгиганта, но это могло произойти только потому, что это позволяла меняющаяся температура звезды.

Большое затемнение Бетельгейзе, как стало называть это событие, сбило с толку астрономов. Звезда, обычно одна из самых ярких на небе, начала тускнеть в сентябре 2019 года. К февралю 2020 года она  потускнела на 35 процентов, чего раньше никогда не наблюдалось.

Изображения поверхности звезды, сделанные во время этого события с помощью Очень Большого телескопа Европейской южной обсерватории, ясно показывают изменения яркости Бетельгейзе. С этими новыми данными, говорят астрономы, чихание газа, конденсирующегося в пыль из-за охлаждения поверхности, действительно является лучшим объяснением.

Это невероятно захватывающе, потому что может помочь нам понять процесс, который долгое время оставался загадкой: как массивные звезды выбрасывают свою массу, прежде чем превратиться в сверхновую и заполнить Вселенную тяжелыми элементами.

"Мы были непосредственными свидетелями образования так называемой звездной пыли", - сказал астрофизик Мигель Монтарж из Парижской обсерватории во Франции и К.Ю. Лёвена в Бельгии.

Когда астрономы наблюдали Великое затемнение, было два основных претендента на его причину: охлаждение поверхности звезды или облако пыли, выброшенное звездой, когда она претерпевает потерю массы.

Красные гиганты вроде Бетельгейзе нестабильны. Это сумеречная стадия жизни действительно массивных звезд, масса которых примерно в 8–35 раз превышает массу Солнца. Эти звезды горят очень горячо и имеют относительно короткую продолжительность жизни; Считается, что Бетельгейзе всего от 8 до 8,5 миллионов лет , а дни ее главной последовательности были сделаны около 1 миллиона лет назад (Солнцу около 4,6 миллиарда лет, и это только половина его жизни).

Бетельгейзе превратилась в красный сверхгигант около 40 000 лет назад.

К настоящему времени в ядре звезды закончился водород, и она превращает гелий в углерод и кислород. Ядро звезды также сократилось, в результате чего больше водорода попадает в область непосредственно вокруг ядра, образуя водородную оболочку; эта водородная оболочка превращается в гелий, который затем сбрасывается в активную зону, чтобы подпитывать синтез гелия.

В конце концов звезда достигнет точки, в которой ее ядро ​​будет иметь недостаточное количество тепла и давления для продолжения синтеза элементов, и станет сверхновой, превратившись либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру.

Однако в ближайшее время этого не произойдет. Но прежде чем звезды, подобные этим, станут сверхновыми, они выбрасывают массу в окружающее пространство, распространяясь вокруг всех тех тяжелых элементов, которые они объединили в своих ядрах. Этот процесс плохо изучен.

"Одна из главных загадок красных звезд-сверхгигантов заключается в том, что мы не знаем, как происходит их потеря массы", - сказал Монтарж.

"Мы знаем, что это происходит, но не понимаем механизма, который позволяет материалу покидать фотосферу звезды. Здесь мы могли быть свидетелями более интенсивного эпизода потери массы Бетельгейзе или, возможно, обычного механизма. его масса все время такая, но только в других направлениях, не вызывая затемнения".

Согласно предыдущему анализу, проведенному с использованием изображений, полученных с космического телескопа Хаббл, облако пыли казалось вероятным. С изображениями из VLT Монтарж и его команда смогли расширить это.

Поскольку Бетельгейзе настолько велика и так близка к Земле (по последним измерениям она находится на расстоянии 548 световых лет , то есть размер звезды в 764 раза больше Солнца), она выглядит как диск в телескоп. Это означает, что VLT смог ясно показать, что затемнение было локализовано в южном полушарии звезды.

Затем, используя моделирование, Монтарж и его команда исследовали возможности. Их результаты показали, что падение яркости было результатом как охлаждения, так и пыли. Согласно их выводам, Бетельгейзе выбросила пузырек газа незадолго до того, как он потускнел; это наблюдал Хаббл.

"С помощью телескопа Хаббл мы могли видеть материал, покидающий поверхность звезды и перемещающийся через атмосферу, прежде чем образовалась пыль, из-за которой звезда стала казаться тусклой", - сказала астрофизик Андреа Дюпри из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. работал над обеими бумагами.

Позже, когда участок фотосферы звезды остыл в нужном месте, падение температуры оказалось достаточным для того, чтобы некоторые из парообразных элементов в пузырьке, такие как кремний, конденсировались и затвердевали в крупинки пыли. Именно это облако пыли заслоняло свет звезды.

Команда надеется, что эта информация поможет им найти признаки аналогичной потери массы у других красных гигантов. А пока - тускнеет она или нет - сияние Бетельгейзе не исчезло. Звезда удивила всех, и астрономы будут продолжать наблюдать за ней в поисках признаков другого странного поведения.

"Я давно хотел стать свидетелем потери массы красного сверхгиганта. Здесь мы видим это на линии прямой видимости (вызывая затемнение), и это происходит с самым известным красным сверхгигантом из всех: Бетельгейзе. Я до сих пор не могу в это поверить", - сказал Монтарж.

"Но самым захватывающим было стоять на улице зимой 2019-2020 года и видеть звезду такой тусклой по сравнению с Ригелем. Как часто мы можем видеть, как звезда так сильно меняет свой облик? Это было привилегией быть свидетелем".