Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Történelmi mélyponton a Betelgeuse fényereje, szupernóvává válhat a Betelgeuse csillag?

2020.02.02

 

 
 
Koncz Attila - UniverZoom Projekt egy új fényképet töltött fel ebbe az albumba: „Asztrofizika”.
49 perce

Történelmi mélyponton a Betelgeuse fényereje - Valóban szupernóvává válhat hamarosan a Betelgeuse csillag? Amennyiben igen, az év melyik szakaszában lenne ez látható számunkra az éjszakai égbolton, és melyikben nem?

A tavalyi év decemberében és 2020 januárjában a Betelgeuse magára vonta a csillagászok figyelmét [1]. A szokásosnál jelentősen halványabb fényerejűvé vált ez a Földtől kb. 650 fényévre lévő óriáscsillag. Sőt amióta léteznek vele kapcsolatban távcsöves megfigyelések, soha korábban nem látták még ilyen gyengének a fényét. A múlt héten tovább fokozódott a történelmi mélypontot hozó fényességtompulása, mely már a szokásos fényerejének csupán 37% -át produkálja jelenleg a műszereink szerint [2], ezzel kikerült az éjszakai égbolt 20 legfényesebb csillagainak listájáról is. Egyelőre senki nem tudja, mi történik vele egész pontosan, azonban a bulvárcikkek természetesen lecsaptak rögtön arra a feltételezésre, miszerint ez a szokatlan fényességfakulás a Betelgeuse szupernóvává alakulásának az egyik fő előjele.

A szenzációhajhászat és a klikkelésvadászat jegyében nevelkedett bulvármédia nem szokott túl objektív híreket és szalagcímeket leközölni, ezért nem releváns tőlük bizalommal informálódni tudományos téren. Az kétségtelen, ez a csillag régóta foglalkoztatja a csillagászokat és a nagyközönséget. A Betelgeuse hamarosan bekövetkező felrobbanásáról szinte évről-évre jelennek meg hírek, feltételezések, egyáltalán nem biztos tehát, hogy a mostani adatok tényleg ezt jelzik előre. Hogy rendet tegyek a témában, felteszem a népszerű kérdést, hogy válaszokat tudjak reá adni: mit lehet tudni erről ezen csillag múltjáról, jelenéről és jövőjéről?

Legelőször is hogyan kell kimondani helyesen ezt a szót: Betelgeuse? A legtöbben ”bítöldzsúz”-nak, mások ”bitolldzsörz”-nek ejtik ki. Ugyanakkor Alpha Orionis néven is be van kategorizálva a csillagászok szótárában. A pozíciója viszont ennél jóval egyértelműbb. Ez a sztelláris objektum tényleg könnyűszerrel felismerhető a vöröses fényéről, habár emlékszem, mikor még zöldfülű kisgyermek voltam éjszakai égi ismeretek nélkül, gyakran kevertem össze az első pár alkalommal a fényének színe miatt a Marssal. Aztán egy életre rögzült bennem az Orion-konstelláció jellegzetes régiója a holdfényes mennybolton. Ebben az évszakban, januárban és februárban az Orion-csillagkép megtalálása az égbolton meglehetősen egyszerű, hiszen az év nagy részében az egész év során látható. Ez az északi féltek téli égboltjának legfényesebb és legszembetűnőbb csillagképe, a délkeleti éjszakai égbolton magasan helyezkedik el az említett két, jelenlegi hónapban. Az Orion-konstelláció megtalálásának legegyszerűbb módja az Orion övében található három fényes csillag - Alnitak, Alnilam és Mintaka – észleléséhez köthető. Viszont hasznos tudni azt is, hogy ebben az évszakban az Ikrek-konstelláció két legfényesebb csillagától – a Castortól és Polluxtól - jobbra található, valamint egy másik vörös szuperóriás csillag, a Bika-konstellációban található Aldebaran alatt, ill. az éjszakai égbolt legfényesebb csillaga, a Sirius felett lelhető fel. Vagy akár azt is kiemelhetem kiindulási alapként, hogy „Öv csillagai” egyenesen a Sirius irányába mutatnak.

Ha megvan az Orion-konstelláció, szintén könnyű szerrel felfedezhetjük benne a Betelgeuse-t. Ennek a csillagképnek a jellegzetes, narancssárga fényű csillagát az Orion bal vállán szúrhatjuk ki. Sokkal könnyebb dolgunk van, ha ismerjük az Orion összes csillagát, ezen ismeretek hiányában csak meg kell keresnünk az Orion övét, mely átlósan felfelé törő pozíciójával majdnem függőleges irányban lesz számunkra látható az éjszakai égen. Ezen övvonaltól jobbra a Rigel, balra a Betelgeuse helyezkedik el. Mielőtt eldöntenéd, hogy az általad látott égitest csak egy olyan csillag-e, mint bármelyik másik, vizsgáld meg a fényét jobban. Észre fogod venni, hogy narancssárga színű.

Egyéb fényes csillagok és látnivalók is akadnak az Orion-konstellációban. Noha a leghíresebb és legnépszerűbb a Betelgeuse, ez csak az egyik tagot jelenti az Orion négy fényes ”sarokcsillagából.” Íme néhány gyors ismeretanyag róluk:

 

Az Orion négy sarka:


Betelgeuse: Vörös szuperóriás csillag, az Orion második legfényesebb csillaga és a nyolcadik legfényesebb csillag az éjszakai égbolton (természetesen ez nem a mostani, erősen gyengült fényállapotára vonatkozik). Kb. 642 fényév távolságban van tőlünk. A képzeletbeli Orion bal vállát képviseli.
Bellatrix: Kékes-fehér óriáscsillag, az Orion csillagkép harmadik legfényesebb csillaga, Kb. 240 fényév távolságra helyezkedik el tőlünk. A képzeletbeli Orion jobb vállát képviseli.
Rigel: Kék szuperóriáscsillag, az Orion legfényesebb és az éjszakai égbolt hatodik legfényesebb csillaga. Kb. 772 fényév távol van tőlünk. A képzeletbeli Orion jobb lábát képviseli.
Saiph: Tőünk 1300 fényév távolságra levő kék szuperóriás csillag. A képzeletbeli Orion bal lábát képviseli.

 

Orion öve:


Alnitak: Egy hármas csillagrendszer tőlünk 700 fényév távolságra, mely rendszer fő csillaga egy kék szuperóriás. Az Öv bal szélső csillaga.
Alnilam: Egy tőlünk 1300 fényév távolságra ragyogó kék szuperóriás csillag. Az Öv középső csillaga.
Mintaka: Egy hármas csillagrendszer tőlünk 900 fényév távolságra, mely rendszer fő csillaga egy kék óriás. Az Öv jobb szélső csillaga.

 

Orion kardja:


Közvetlenül az Orion öve alatt egy fényes, homályos folt található, ez az Orion-köd, más néven M42. Két fényes csillagközi gázfelhő van az Orion csillagképben, nagyon közel egymáshoz, részben egybefolyva. Valójában egy objektumnak számít, aminek egy részét sötét felhő takarja el. Sőt, mindkét felhőrész egy hatalmas kiterjedésű halvány ködtenger legfényesebb része csak. Az Orion-köd kb. 1300 fényév távolságra van tőlünk és egy valóságos csillaggyár/csillagkeltető felhőfészek. Ha rendelkezel egy komolyabb csillagászati távcsővel, láthatsz is négy újszülött csillagot az Orion-ködben.

Térjünk vissza a vizsgált Betelgeuse csillagra. Büszkén írhatom, hogy a Betelgeuse felszíni hőmérsékletének detektálása magyar vonatkoztatású. Legelőször Harkányi Béla csillagásznak sikerült ezt a paramétert meghatároznia 1902-ben. Ráadásul a majdnem 120 éves számításai jól megegyeznek a mai modern mérések értékeivel. A vizsgált adatok szerint a Betelgeuse felszíni, ún. effektív hőmérséklete majdnem 3000 C-fok, ami durván nagyjából a fele a Nap felszíni, 5600 C-fokos hőmérsékletének. Ennek fényében a Betelgeuse egy hűvös, alacsony hőmérsékletű csillagnak számít, ami azt is jelenti egyúttal, hogy a felületének egységnyi területe viszonylag kevés energiát produkál. Tulajdonképpen a csillag látható, vörös fényű színe is ennek az alacsony felszíni hőmérsékletének köszönhető. Annak ellenére, hogy majdnem 650 fényév távolságra van tőlünk, és hűvösebb effektív hőmérséklettel rendelkezik, mégis igen fényesnek látjuk az égbolton. Ez azzal magyarázható, hogy a csillag felszíne hatalmas. Már Harkányi is meg tudta állítani több, mint 100 esztendeje, hogy párszáz nagyságrenddel (a modern mérések szerint átlagosan 400-szor) nagyobb a Nap átmérőjénél. 1920-ban optikai interferométerrel közvetlenül is megmérték a csillag látszólagos szögátmérőjét, az így kapott értékére 0,044 ívmásodpercet kaptak. Ebből így már meghatározhatóvá vált a csillag valódi átmérője. A fluktuáló csillag, mikor ciklikusan összehúzódik, 670 millió km. átmérőjű lesz (ez 480-szorosa a Nap átmérőjének), mikor pedig kiterebélyesedik, kb. 1 milliárd km átmérőjűvé hízik, (ez 740-szerese a Nap átmérőjének). Ha az összehúzódó periódus-állapotában (tehát a legkisebb átmérővel rendelkező státuszában) levő Betelgeuse lenne a naprendszerünk központi csillaga, akkor a felülete bőven túlnyúlna a Mars pályáján is. Ha pedig a Szaturnusz és a Nap közötti pálya közé helyeznénk maximális, felduzzadt állapotában, szinte teljesen ki is töltené az egész pályasíkot! Bár ez óriási méretet jelent, mégis a különösen a csillag külső rétegeiben uralkodó, rendkívül alacsony sűrűség miatt furcsának tűnhet, hogy a Betelgeuse nagyjából 12-13 naptömeggel bír [3].

A mai színkép- és fényerősség osztályzási rendszer alapján a Betelgeuse egy fényes vörös szuperóriás, a színképtípusa V M2 (a római ötös a szuperóriás csillagok jelzése a Hertzsprung-Russel diagrammban. A vörös óriás csillagok pedig az ismereteink szerint haldokló, életük végéhez közeledő státusszal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy a magjukban a hidrogén nagy része már héliummá fuzionálódott – a Betelgeuse esetében szinte már teljesen el is fogyott a hidrogén. Ezért a csillag szívében már a hélium atomok kezdenek átalakulni nehezebb kémai elemek atommagjaivá. Ez egy egyre forróbb, 100 millió C-foknál is magasabb hőmérsékletre szökő csillagmagot eredményez, melyet egy vékonyabb burok vesz körül, ahol még a hidrogén-hélium átalakulás folyik. Eközben a csillag a külső gázburkát fel- szertefújja, így az átmérője óriásivá duzzad, ez a vörös óriás fázis.

A csillagok méretétől és tömegétől függ, meddig jutnak el a különböző fúziós reakciókban, a törpék csak a héliumig jutnak el, a közepesek, mint a Napunk is, a szénig/oxigénig, a legnagyobbak, mint a Betelgeuse pedig a hagymaszerkezethez hasonló kémiai elemek rétegein át a „legvégső stádium” vasig. Ez utóbbi pedig meg fogja pecsételni a sorsát, ezt a végezetet nem kerülheti el, ez a kritikus pont halálosnak bizonyul. Amidőn majd eléri a fúziós folyamatokban a vas állapotot, nem keletkezik már energianyereség a nukleoszintézisben. Az eddig brutális erővel kifelé irányuló termonukleáris kemence energiája le fog állni, és a gravitáció, mely eddig kompenzálta ezt a kifelé nyomódást a befelé ható erejével, győzedelmeskedni fog, és teljesen össze fogja roppantani a csillag magját, ezt hívják gravitációs kollapszusnak (ezután a mag vagy neutroncsillaggá, vagy fekete lyukká préselődik). Ekkor egy sor kémiai reakció következtében a csillag elképesztő fényességet produkálva fel fog robbanni (a galaxis fényerejét is felülmúlja ekkor), mely jelenséget a nagyságrendtől függően szupernóvának vagy hipernóvának nevezünk. Ebben az extrém energiakörnyezetben keletkezik a legmagasabb hőmérséklet, 100 milliárd C-fok feletti állapotról beszélhetünk.

A Betelgeuse szupernóvává válása akár ma este is megtörténhet. Vagy akár 100 ezer év múlva is – ez csillagászati időskálán elég rövid időnek tekinthető.

Sőt az is lehet, hogy szupernóvává alakult a Betelgeuse a múltban, és már úton van ennek a felvillanásnak a fénye hozzánk, csupán türelemmel kell lennünk hozzá. Objektíven vizsgálódva, hogy mikor robban majd fel pontosan a Betelgeuse magja, azt nem tudjuk, csak annyit, hogy 100 ezer éven belül valószínűleg ez be fog következni, amint a magjában a szén, a neon, az oxigén és a szilícium is elkezdenek fuzionálni, és megjelenik a szívében a vas elem.

 

Amint ez bekövetkezik, akkor kb. két hétig hatalmas erővel fog világítani, mely olyan erejű lesz, hogy túlragyogja éjszaka a Holdat is, és fényes nappal is látható lesz [4]

. Ezután a csillagmaradvány a hónapok folyamán fokozatosan elhalványul. Mivel a forgástengelye nem a Föld felé mutat, így nem kell attól tartanunk, hogy a földi életre veszélyes gamma-sugárzás érne minket. Amit biztosan tudunk, az utóbbi 25 évben, 1993-tól fokozatos összehúzódáson ment keresztül, átmérője 15%-kal lett kevesebb, mint az interferométeres mérések kezdetén.

A közelmúltban pedig, 2019 decembere óta a csillag fényessége láthatóan jelentősen tompult. Ez ahhoz a spekulációhoz vezet, hogy a Betelgeuse olyan drámai változásokon megy keresztül, hogy akár bármelyik pillanatban fel is robbanhat (valójában, ha ezt mi ma észlelnénk, akkor már 642 éve megtörtént a szupernóva, csak a távolsága miatt ezt mi ma érzékelnénk). Az igazság az, hogy senki sem tudja pontosan, miért halványult el ennyire a fénye, bár az valóban közismert jelenség a tudósok számára, hogy Betelgeuse fényereje gyakran változik, mivel a csillag légkörét rengeteg por veszi körül. Saját véleményem szerint valószínűleg semmi végső mérföldkövet jelentő nem történik/történt vele az elmúlt két hónapban, ám ha mégis, akkor nem árt megfigyelnünk még alaposabban, ahogy egyébként szoktuk. A cikkem által könnyedén felkészülhet erre az alkalomra bárki az utca emberei közül, ha rendelkezik amatőrcsillagászati távcsővel, a pozícióját elég alaposan megadtam hozzá az összes többi csillagászati látnivalóval körülötte.

Tegyük fel gondolatkísérletben, ma este szupernóvává válik a Betelgeuse. A neutrínó-detektoraink meg fognak őrülni ebben az esetben, ahogy az várható is az ilyen eseményeknél. A kérdés itt az, hogy látni fogjuk ezt mindannyian szabad szemmel is? Ez attól függ, hogy mikor fog bekövetkezni, ugyanis, mint a legtöbb konstelláció, az Orion is szezonális csillagkép. A Föld bolygónkon mindenki számára legkönnyebben december-május között látható.

Ha a Betelgeuse az északi féltekén a téli hónapokban (a déli féltekén a nyári hónapokban) szupernóvává válik, akkor az nagyszerű lenne, hiszen mindannyian látnánk, ahogy az éjszaka folyamán szuperfényesen ragyog. Lehet azonban, hogy korán fel kell kelnünk a megcsodáláshoz, vagy késő éjszakáig fenn kell maradnunk, ha ez a kozmikus robbanás az év más időszakában következne be. Sőt ha ez a kivételes esemény júniusban, júliusban vagy augusztusban következne be, az Orion-konstelláció a Nap közelében tartózkodna, így egyáltalán nem lenne részünk semmilyen pompás látványban.

Elképzelhető tehát, hogy a Betelgeuse jelentős méret- és fényességváltozása az évek alatt a sztelláris égitest végnapjainak elsődleges előjele. Azonban az is lehetséges, hogy a pulzáció természetes része mindössze. Az mindenképp biztos, hogy az ilyen nagytömegű csillagok az életüket hatalmas szupernóva-robbanás keretében fejezik be. Bárhogy és bármikor is következik be a Betelgeuse robajos végzete, nem árt folyamatosan szemmel tartanunk a távcsöveinkkel, nehogy lemaradjunk a grandiózus eseményről. Csak remélni tudjuk, hogy ha ez hamarosan bekövetkezik, akkor december és május között fog megtörténni.

Kép: A Sky Survey 2 (DSS2)által készített Betelgeuse digitalizált felvétele a sztenderd luminozitású, ”fényesebb időkben”. Kép forrása: https://cdn.iflscience.com/…/extra_large-1580478463-cover-i…
Hivatkozások:
1. Jujia Zhang: LJT Spectroscopic classification of PSP19F (AT 2019wep) as a young type II supernova with flash-ionized signatures. The Astronomer's Telegram, No. 13337. 2019.12.09. Link: https://ui.adsabs.harvard.edu/…/2019ATel13337....1Z/abstract
2. Twitter, Betelgeuse Status - @betelbot: https://twitter.com/betelbot/status/1222963256496730119…
3. S. Mohamed J. Mackey and N. Langer: 3D simulations of Betelgeuse’s bow shock. A&A Volume 541. 2012.04.18. Link: https://www.aanda.org/…/…/2012/05/aa18002-11/aa18002-11.html
4. Forbes - Ethan Siegel: This Is What We'll See When Betelgeuse Really Does Go Supernova. 2020.01.23. Link: https://www.forbes.com/…/this-is-what-well-see-when-betel…/…

Szöveg/szerző: Koncz Attila