Betelgeuse je v poslední době středem pozornosti médií. Červený superobr se blíží ke konci své životnosti, a když hvězda 10krát hmotnější než Slunce zemře, uhasí to efektním způsobem.
S jasem, který nedávno klesl na nejnižší bod za celé století, je mnoho vesmírných nadšenců nadšeno, že Betelgeuse by mohla brzy přejít na supernovu a explodovat oslnivými ohňostroji, které lze vidět i za denního světla.
Zatímco slavná hvězda na Orionově rameni pravděpodobně zemře v příštích milionech let – prakticky pár dní v kosmickém čase – vědci tvrdí, že její ztmavnutí je způsobeno pulzací hvězdy. Tento jev je mezi červenými supergianty relativně běžný a je známo, že Betelgeuse je v této skupině po celá desetiletí.
Shodou okolností již vědci z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře předpověděli jas jasnosti supernovy, který by mohl nastat, když exploduje pulzující hvězda jako Betelgeuse.
Student fyziky Jared Goldberg publikoval studii s Larsem Buildstenem, ředitelem P.I. Kavli (KITP) a profesor fyziky Gluck a hlavní vědecký pracovník KITP Bill Paxton, který podrobně popisuje, jak pulzace hvězdy ovlivní následnou explozi, když k ní dojde. Článek se objeví v Astrophysical Journal.
“Chtěli jsme vědět, jak by to vypadalo, kdyby pulzující hvězda explodovala v různých fázích pulzace,” řekl Goldberg, výzkumník z National Science Foundation. „Starší modely jsou jednodušší, protože neobsahují časově závislé efekty zvlnění.“
Když hvězdě o velikosti Betelgeuse nakonec dojde materiál, který se spojí ve svém středu, ztratí vnější tlak, který jí zabránil ve zhroucení pod svou vlastní obrovskou váhou. K výslednému zhroucení jádra dojde za půl sekundy, mnohem rychleji, než je třeba k pozorování povrchu hvězdy a baculatých vnějších vrstev.
Když se železné jádro zhroutí, atomy se rozpadnou na elektrony a protony. Spojují se za vzniku neutronů a v procesu uvolňují vysokoenergetické částice zvané neutrina. Neutrina obvykle sotva interagují s jinou hmotou – 100 bilionů z nich projde tělem každou sekundu bez kolize.
Supernovy jsou však jedny z nejsilnějších jevů ve vesmíru. Počty a energie neutrin produkovaných při kolapsu jádra jsou tak velké, že i když se s hvězdným materiálem srazí jen malá část, je obvykle více než dost k zahájení rázové vlny, která by mohla explodovat hvězdu.
Výsledná exploze zasáhne vnější vrstvy hvězdy ohromující energií a vytvoří explozi, která může na krátkou dobu zatměnit světlo celé galaxie. Výbuch zůstává jasný asi 100 dní, protože záření může uniknout až poté, co se ionizovaný vodík znovu spojí se ztracenými elektrony a stane se opět neutrálním.
Charakteristiky supernovy se liší podle hmotnosti hvězdy, celkové energie výbuchu a, co je důležité, jejího poloměru. To znamená, že díky vlnění Betelgeuse je mnohem obtížnější předpovídat, jak bude explodovat.
Vědci zjistili, že pokud celá hvězda pulzuje unisono – dýchá dovnitř a ven, pokud chcete – supernova se bude chovat, jako by Betelgeuse byla statická hvězda s daným poloměrem. Různé vrstvy hvězdy však mohou kmitat proti sobě: vnější vrstvy se rozpínají a střední vrstvy se smršťují a naopak.
„Světlo ze stlačené části hvězdy je slabší,“ vysvětlil Goldberg, „stejně, jak bychom to očekávali od kompaktnější, nepulzující hvězdy.“ Mezitím se světlo z částí hvězdy, které se v té době rozpínaly, zdálo jasnější, jako by pocházelo z velké, pulzující hvězdy.
Goldberg plánuje předložit příspěvek s profesorem fyziky Andym Howellem a výzkumným pracovníkem KITP Evanem Bauerem v časopise Notes to Research Americké astronomické společnosti, který shrnuje výsledky simulací, které provedli speciálně pro Betelgeuse.
Zdroje: Foto: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
