Таємниче затемнення Бетельгейзе було викликано травматичним сплеском, встановив Хаббл

Спостереження за допомогою космічного телескопа Хаббла показують, що несподіване затемнення надгігантської зірки Бетельгейзе, швидше за все, було спричинене величезною кількістю гарячого матеріалу, викинутого в космос з утворенням пилової хмари, що блокувала світло з поверхні Бетельгейзе.

Дослідники Хаббла припускають, що хмара пилу, яка утворилася при вивільненні надгарячої плазми після нарощування великої конвекційної комірки на поверхні зірки, пройшла через гарячу атмосферу в більш холодні зовнішні шари, де вона охолола і в результаті утворилися зерна пилу. Пилова хмара блокувала світло приблизно з чверті поверхні зірки, починаючи з кінця 2019 року. До квітня 2020 року зірка повернулася до нормального яскравості, розповідають в НАСА.

Бетельгейзе - червона зірка-надгігант, що старішає. Вона розбухла завдяки складним змінам, що еволюціонують, у термоядерній печі в її ядрі. Зараз зірка настільки величезна, що якби вона замінила Сонце в центрі нашої Сонячної системи, то б її зовнішня поверхня простяглася би повз орбіти Юпітера.

Безпрецедентний феномен великого затемнення Бетельгейзе, який зрештою став помітним навіть неозброєним оком, розпочався в жовтні 2019 року. До середини лютого 2020 року зірка-монстр втратила більше двох третин своєї яскравості.

Це раптове затемнення спантеличило астрономів, і вони намагалися розробити декілька теорій різкої зміни. Одне із запропонованих пояснень полягало в тому, що широку ділянку видимої поверхні Бетельгейзе покривала величезна, прохолодна і темна "зіркова пляма". Але спостереження Хаббла під керівництвом Андреа Дюпре, помічника директора Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру (Кембридж, штат Массачусетс), у якості пояснення цього явища запропонували пилову хмару, що покриває частину зірки.

Кілька місяців ультрафіолетових спектроскопічних спостережень, проведених Хабблом, починаючи із січня 2019 року, надали хронологію того, як відбувалося затемнення. Ці спостереження дають важливі нові підказки щодо механізму, що стоїть за затемненням.

Хаббл зафіксував ознаки щільного, нагрітого матеріалу, що рухався крізь атмосферу зірки у вересні, жовтні та листопаді 2019 року. Потім, у грудні, кілька наземних телескопів спостерігали зменшення яскравості зірки в її південній півкулі.

"За допомогою Хаббла ми бачимо матеріал, як він покидає видиму поверхню зірки і виходить через атмосферу, перш ніж утворюється пил, який призвів до того, що зірка потьмяніла", - каже Дюпре. "Ми могли бачити ефект щільної, гарячої області в південно-східній частині зірки, що рухається назовні."

"Цей матеріал був у два-чотири рази більш яскравим, ніж нормальна яскравість зірки", - продовжує вона. "І тоді, приблизно через місяць, південна частина Бетельгейзе помітно потемнішала, по мірі того, як зростала тьмяність зірки. Ми вважаємо можливим, що темна хмара виникла у результаті відтоку, виявленого Хабблом. Лише Хаббл дає нам свідчення щодо того, що призвело до затемнення".

Результати дослідження команди вчених були опубліковані 13 серпня у "The Astrophysical Journal".

Масивні надгігантські зірки, як Бетельгейзе, важливі, оскільки вони викидають в космос важкі елементи, такі як вуглець, які стають складовою частиною нових поколінь зірок. Вуглець також є основним інгредієнтом життя у тому вигляді, якому ми його знаємо.

Відстеження травматичного сплеску

Для аналізу зірки-бегемота команда Дюпре почала використовувати Хаббл на початку минулого року. Їх спостереження є частиною трирічного дослідження Хаббла з моніторингу змін у зовнішній атмосфері зірки. Бетельгейзе - це змінна зірка, яка розширюється і стискається, стаючи світлішою і темнішою, протягом 420-денного циклу.

Чутливість Хаббла до ультрафіолетового світла дозволила дослідникам прозондувати шари над поверхнею зірки, які є настільки гарячими - понад 11 000 градусів за Цельсієм - що їх не можливо виявити на видимих довжинах хвиль. Ці шари частково нагріваються турбулентними конвекційними комірками зірки, що випузирюють до поверхні.

Новини за подібною темою:

		Червоний гігант Бетельгейзе був жовтим близько 2000 років тому
		Бетельгейзе повільно відновлюється після “зриву даху”
		Таємниця падіння яскравості Бетельгейзе розгадана

Спектри Хаббла, взяті на початку та в кінці 2019 року, а також у 2020 році, зондували зовнішню атмосферу зірки, вимірюючи лінії магнію II (одноіонізованого магнію). У період з вересня по листопаді 2019 року дослідники вимірювали матеріал, що рухався від поверхні зірки у її зовнішню атмосферу зі швидкістю приблизно 321 000 км на годину.

Цей гарячий, щільний матеріал продовжував подорож за межі видимої поверхні Бетельгейзе, досягаючи мільйонів кілометрів від киплячої зірки. За словами дослідників, на цій відстані матеріал досить охолонув, щоб утворився пил.

Така інтерпретація узгоджується із спостереженнями Хаббла в ультрафіолетовому світлі у лютому 2020 року, які показали, що поведінка зовнішньої атмосфери зірки повернулася до нормального стану, хоча зображення у видимому світлі показали, що вона все ще тьмяніє.

Хоча Дюпре не знає причини сплеску, вона вважає, що цьому сприяв пульсаційний цикл зірки, який, незважаючи на подію, тривав нормально, як це було зафіксовано спостереженнями у видимому світлі. Співавтор статті Клаус Страссмейер із Постдамського інституту астрофізики ім. Лейбніца використовував інститутський автоматизований телескоп під назвою STELLar Activity (STELLA) для вимірювання змін швидкості газу на поверхні зірки під час здуття та обвалення у пульсаційному циклі. Зірка розширювалась у своєму циклі одночасно з підняттям конвекційної комірки. Пульсація, що йшла назовні Бетельгейзе, можливо, допомогла випустити через атмосферу плазму, що витікала.

Дюпре підрахувала, що за три місяці спалаху з південної півкулі було втрачено матеріалу, приблизно в два рази більше нормальної кількості. Бетельгейзе, як і всі зірки, весь час втрачає масу, в даному випадку зі швидкістю в 30 мільйонів разів вищою, ніж наше Сонце.

Бетельгейзе настільки близько знаходиться до Землі і настільки великий, що Хаббл зміг розгадати особливості поверхні - що робить його єдиною такою зіркою, крім нашого Сонця, де можна побачити деталі поверхні.

Зображення Хаббла, зроблені Дюпре в 1995 році, вперше виявили плямисту поверхню, яка містить масивні конвекційні комірки, які стискаються і набрякають, що призводить до їх потемніння і просвітління.

Передвісник наднової?

Червоному надгіганту судилося закінчити своє життя вибухом наднової. Деякі астрономи вважають, що раптове затемнення може бути подією перед надновою. Зірка знаходиться відносно поруч, близько 725 світлових років від нас, а це означає, що затемнення відбулося б близько 1300 року. Але її світло якраз зараз досягає Землі.

"Ніхто не знає, що робить зірка прямо до того, як вона стане надновою, тому що це ніколи не спостерігали", - пояснює Дюпре. "Астрономи відібрали зірки, яким, можливо, ще рік до того, як вони стануть надновими, але не кілька днів або тижнів до того, як це сталося. Але шанси того, що незабаром зірка стане надновою, досить невеликі".

Дюпре отримає ще один шанс спостерігати за зіркою за допомогою Хаббла наприкінці серпня або на початку вересня. Зараз Бетельгейзе знаходиться в денному небі, занадто близько до Сонця для спостережень з Хаббла. Але Обсерваторія сонячно-наземних відносин НАСА (STEREO) зняла зображення зірки-монстра з космосу. Ці спостереження показують, що Бетельгейзе знову потьмянів із середини травня до середини липня, хоча і не так різко, як раніше в цьому році.

Дюпре сподівається використати STEREO для подальших спостережень за яскравістю Бетельгейзе. Її план полягає в тому, щоб знову спостерігати за Бетельгейзе наступного року разом зі STEREO, коли зірка знову розшириться у своєму циклі, щоб побачити, чи не станеться ще один зухвалий спалах.

Читайте ще цікаві факти про космос.

• Бетельгейзе