Betelgeza – gwiazda, która (nie)wybuchła

W stronę Betelgezy są obecnie zwrócone oczy wielu naukowców i amatorów astronomii. Ta stanowiąca istotny element konstelacji Oriona gwiazda jest na tyle duża, że wykorzystała swoje zapasy materii w „zaledwie” 10 milionów lat swojego istnienia i obecnie znajduje się już na końcowym etapie jej fuzji w swoim jądrze. Oznacza to, że prawdopodobnie jest tyko o krok od zostania supernową.

Przygasanie, zmiany wielkości i inne objawy

Betelgeza jest pulsującą gwiazdą zmienną. Oznacza to, że kurczy się ona i puchnie w regularnych cyklach. Odbija się to w zmianach jej jasności i rozmiaru. Najczęściej mówi się o jej normalnym cyklu 400-dniowym, ale wyróżniamy również krótki cykl 125-dniowy, średni 230-dniowy oraz długi 2200-dniowy. Okresy te są „pół-regularne”, co sugeruje właśnie kończenie się zapasów materii w jądrze. Dodatkowo, wszystkie te zmiany powodują, że zachowanie gwiazdy jest  trudne do przewidzenia i pełnego zrozumienia. 

W latach 2019-2020 naukowcy zaobserwowali rekordowe spadki jasności gwiazdy. Jak się później okazało, wydarzenie to spowodowane było wyrzuceniem z powierzchni Betelgezy ogromnych ilości pyłów i gazów. Był to więc tylko nieszkodliwy fałszywy alarm, wskazujący jednak na kolejne, coraz bardziej intensywne przemiany.

Obecnie jednak jasność gwiazdy znów stała się obiektem dyskusji. Jej aktywność wzrosła, a cykl pulsacji skrócił się do około 200 dni. Stała się wyraźnie jaśniejsza niż w ubiegłych latach i dekadach. Tak szybka zmiana może sugerować niestabilność gwiazdy i stanowić kolejną poszlakę w sprawie jej przyszłości. 

Znacząco zmienił się również rozmiar Betelgezy. Gwiazda stała się czerwonym nadolbrzymem  (wyczerpał się jej zapas wodoru, wielokrotnie zwiększył się jej rozmiar, zmalała gęstość i masa) i obecnie naukowcy debatują który etap rozwoju zachodzi w jej jądrze. Dotychczas astrofizycy przyjmowali, że dopiero trwa spalanie helu, tj. synteza helu w węgiel i tlen. To dawałoby gwieździe jeszcze od 10 tys. do 100 tys. lat życia. Najnowszy raport sugeruje jednak coś zupełnie innego.

Betelgeza w konstelacji Oriona (zdj. ESO, P.Kervella, Digitized Sky Survey 2, A. Fujii)

Stanowisko naukowców i… podróże w czasie

Na podstawie przytoczonych wcześniej obserwacji oraz badań modeli zachowania gwiazdy, grupa astronomów pod przewodnictwem Hideyuki Saio stworzyła raport Ewolucyjny etap Betelgezy wywnioskowany z okresów jej pulsacji. Sugeruje on, że przeistoczenie gwiazdy w supernową może nastąpić znacznie wcześniej niż przypuszczano – właściwie, nawet już jutro – właściwie, nawet około roku 1450.

Ten pozorny „przeskok w czasie” wybuchu jest spowodowany odległością Betelgezy od naszej planety. Znajduje się ona bowiem ok. 650 lat świetlnych stąd, co oznacza, że prowadząc obserwacje widzimy jej wizerunek sprzed 650 lat. Tego okresu dotyczy również wspomniany raport. Jest więc wysoce prawdopodobne, że sam wybuch nastąpił już wiele lat temu, a obraz tego wydarzenia zmierza obecnie ku naszej planecie z prędkością światła. Jeśli naukowcy mają rację – dotrze on do nas w ciągu najbliższego stulecia.

Według raportu, Betelgeza (jej obraz, który widzimy) jest już na etapie spalania węgla. Jeśli jest to poprawne założenie, to od zapadnięcia się jądra gwiazdy i gigantycznej jądrowej eksplozji, która rozerwie gwiazdę i odrzuci jej zewnętrzne warstwy w kosmos dzieli nas tylko kilkadziesiąt lat. Szacunki są jednak bardzo niedokładne i rozbieżne. Równie dobrze może się okazać, że gwiazda zakończy swój żywot dziś lub za kilka wieków.

Konstelacja Oriona nad antenami radio teleskopu Atacama (zdj. ESO/B. Tafreshi)

Konsekwencje dla Ziemi i jej mieszkańców

Czy biorąc pod uwagę ogromną, międzygalaktyczną eksplozję powodującą niewyobrażalne zniszczenia, powinniśmy obawiać się o dobro również i naszej planety? Jak się okazuje – nie. Gwiazda znajduje się na tyle daleko, że do Ziemi dotrze tylko znikoma ilość energii i promieniowania wytworzonego w wyniku wybuchu. Będzie to jednak zjawisko niezwykle spektakularne. Betelgeza osiągnie jasność Księżyca w pełni i będzie widoczna również w dzień. Pokaz ten potrwa nawet kilka miesięcy, a następnie, w miejscu gdzie kiedyś istniał mały połyskujący punkt, powstanie gwiazda neutronowa i/lub czarna dziura. Konstelacja Oriona na zawsze straci jeden ze swoich nieodzownych elementów.

Na koniec należy przyznać, że nie wszyscy naukowcy są zgodni co do najbliższej przyszłości Betelgezy. Wszyscy są zgodni co do wybuchu, lecz jego dokładny czas nadal pozostaje kwestią sporną. Niestety, ostateczne rozwiązanie tej gwiezdnej  zagadki poznamy dopiero, gdy na naszym niebie pojawi się nowe, nieco mniejsze słońce, a naukowcy zaczną kłócić się o tytuł tego, który miał najwięcej racji.Nocne niebo nad Kitt Peak National Observatory; Pomarańczowa gwiazda na środku to właśnie Betelgeza (zdj.   KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/T. Slovinský)

Bibliografia:
Betelgeza eksplodowała i wkrótce rozbłyśnie na niebie? Może nawet jutro; Piotr Cieśliński https://wyborcza.pl/7,75400,29962014,betelgeza-eksplodowala-i-wkrotce-rozblysnie-na-niebie-moze.html

The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods; Hideyuki Saio, Devesh Nandal, Georges Meynet and Sylvia Ekstöm https://arxiv.org/pdf/2306.00287.pdf

Betelgeza jest prawie 50% jaśniejsza niż normalnie. Co się dzieje?; Radosław B. Ambroży
https://mojaastronomia.pl/betelgeza-jest-prawie-50-jasniejsza-niz-normalnie-co-sie-dzieje/

Betelgeza szykuje się do wybuchu. Będzie jaśniejsza niż Księżyc i będzie ją widać nawet w dzień; Bogdan Stech
HTTPS://SPIDERSWEB.PL/2023/06/BETELGEZA-SZYKUJE-SIE-DO-WYBUCHU.HTML