Когда взорвётся Бетельгейзе и что будет с Землёй?

22 December 2019
Взрыв Бетельгейзе. Рисунок художника.
Взрыв Бетельгейзе. Рисунок художника.

Одно из самых захватывающих и неожиданных открытий последних лет - это возможный взрыв звезды Бетельгейзе - ярчайшей звезды созвездия Ориона…

Астрономы-любители знают Бетельгейзе, но не потому, что она яркая звезда на небе, а потому, что Бетельгейзе является частью самого знаменитого созвездия зимнего неба - охотника Ориона.

В Орионе мы находим две огромные звезды, Ригель и Бетельгейзе, по-видимому, в два совершенно разных периода их существования.

В Ригеле ("левая нога гиганта") мы находим звезду, по-видимому, достигающую расцвета своей жизни. Это настоящий сверхгигант: яркая голубовато-белая раскаленная звезда интенсивного блеска и ослепительной красоты, которая является частью одного из самых редких типов звёзд в нашей галактике.

Ригель расположен на расстоянии 800 световых лет и светимость звезды в 130 000 раз превышает светимость нашего Солнца. Бетельгейзе ("подмышка великана"), напротив, сияет прохладным, тусклым красноватым оттенком и находится на расстоянии 520 световых лет. Это нерегулярно пульсирующая звезда-сверхгигант, приближающаяся к концу своей жизни, и поэтому она расширяется и спазматически сжимается.

Невероятно, но диаметр Бетельгейзе может варьироваться от 550 до 920 раз по сравнению с диаметром нашего Солнца. Светимость звезды в ~100 000 раз превышает светимость Солнца, а масса Бетельгейзе примерно равна 8-17 масс Солнца. Это действительно гигантский, раздутый газовый шар (да, я знаю, что там не газ, а плазма:). Если бы Бетельгейзе находилась в центре Солнечной системы, она простиралась бы до орбиты Юпитера.

Звезды производят свою энергию, синтезируя гелий из водорода глубоко внутри своих недр. Когда звезда накапливает достаточное количество гелия в своем ядре, выход энергии значительно увеличивается, и она раздувается в красный гигант или сверхгигант, как Бетельгейзе.

В таких звездах ядро производит последовательно всё более тяжелые элементы, чтобы уравновесить непрекращающееся давление внешних слоёв. Но как только ядро начинает создавать железо, дни звезды сочтены; образование элементов тяжелее железа потребляет, а не производит энергию.

В конце концов, поскольку ядро больше не может поддерживать огромное давление внешних слоёв, оно коллапсирует, вызывая катастрофический взрыв сверхновой. Бетельгейзе находится в своей последней стадии и может взорваться всего за несколько миллионов лет.

Помимо своего интригующего рубиново-красного оттенка, Бетельгейзе также очаровывает астрономов, потому что она так ярко светит в таком молодом возрасте. Звезде всего 8 миллионов лет, что делает её более чем в 500 раз младше, чем Солнце.

В 2017 году телескоп ALMA сделал снимок этой звезды, это одно из наиболее детальных изображений другой звезды

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, known as ALMA, has given the astronomy community the highest-resolution image of Betelgeuse to date. (Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella)
The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, known as ALMA, has given the astronomy community the highest-resolution image of Betelgeuse to date. (Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella)

Пылевая оболочка вокруг звезды указывает на то, что Бетельгейзе переживает период потери массы, которая может составлять 3% от массы нашего Солнца каждые 10 000 лет. Звезда уже больше не поставляет большую часть своей энергии, “сплавляя” водород в гелий в ядре, и теперь находится на более продвинутой стадии своей эволюции, когда синтез гелия происходит уже в оболочке, окружающей ядро.

Гелиевая зола образует большое плотное ядро размером с Землю, которое в конечном итоге нагреется достаточно, чтобы “сплавить” гелий в более тяжелые элементы. К этому времени звезда будет находиться в пределах нескольких сотен тысяч лет от своего конца жизни. Для звезды такой массы она взорвется как сверхновая 2 типа (II типа). После себя Бетельгейзе оставит нейтронную звезду с массой в 1,5 раза больше нашего Солнца, которая станет пульсаром. Компьютерные модели не дают нам очень точного прогноза того, когда это может произойти, но это может быть в любое время между 100 000 лет и несколькими миллионами лет, начиная с этого момента.

Если мы просто рассмотрим ситуацию, что может произойти в результате расширения газовой оболочки Бетельгейзе (типичные скорости разлёта оболочки составляют около 10 000 км/с), то она прибудет к нам примерно через 100 000 лет после того, как мы увидим, что звезда ярчает. Оболочка будет нести около половины массы Бетельгейзе или около 10 масс Солнца.

Таким образом, мы можем ожидать, что примерно через 100 000 лет после взрыва Бетельгейзе, наблюдая за тем, как расширяющееся облако становится больше в течение тысячелетий, а затем исчезает из поля зрения, мы получим новое напоминание о его присутствии. Внутри этой оболочки находится пузырь плазмы, состоящий из очень горячих и энергичных электронов и магнитных полей, которые производят большое количество рентгеновского излучения.

Плазменное облако и рентгеновские лучи попадут в нашу Солнечную систему и заставят нас адаптироваться к этой новой межпланетной ситуации в течение следующих ста тысячелетий или более, не из-за частиц, а из-за рентгеновских лучей. Высокоэнергетические частицы только увеличат фон космических лучей в нашей Солнечной системе, но будут иметь слишком низкую энергию, чтобы проникнуть в магнитное поле нашей Земли… так что никакого риска рака, если вы не космонавт.

И рентгеновские лучи "мягкого" типа также не попадут на поверхность Земли благодаря атмосферному экранированию, но путешественникам в межпланетном пространстве потребуется дополнительная защита от вторичных электронов, генерируемых, когда эти рентгеновские лучи проникают в обшивку космического корабля и высвобождают дополнительные электроны.

Правда, глядя на ночное небо, вы не сможете увидеть эту оболочку: её яркость будет настолько мала, что в течение нескольких десятилетий после взрыва вы уже не сможете разглядеть её без подходящего оборудования. Когда оболочка достигнет Земли, это точно не будет похоже на полярное сияние, заполняющее небо.

Но вы увидите сам взрыв: детонация ядра, скорее всего, породит короткий импульс нейтрино, который достигнет Земли за несколько часов до того, как мы заметим, что звезда начинает ярче светиться. Затем, в течение нескольких недель она будет светлеть, пока не достигнет величины около -12, что примерно соответствует яркости полной Луны. То есть в момент пика взрыва на небе будут две Луны, если в этот момент будет Полнолуние. Но на Луну-то вы сможете посмотреть, а вот на это яркое пятно света без повреждения сетчатки - увы, нет.

Чтобы Бетельгейзе превратилась в сверхновую - подпишитесь на канал и поставьте лайк:)