Бетельгейзе - Betelgeuse

Бетельгейзе

Бетельгейзе (в кружке) в созвездии Ориона
Данные наблюдений Epoch J2000.0       Equinox J2000.0
Созвездие	Орион
Произношение	/ Б ɛ т əl dʒ ¯u г , б я т əl -, - dʒ ¯u с /
Прямое восхождение	05 ч 55 м 10.30536 с
Склонение	+ 07 ° 24 ′ 25,4304 ″
Характеристики
Эволюционный этап	Красный сверхгигант
Спектральный тип	M1 – M2 Ia – ab
Видимая звездная величина  ( V )	+0,50 (0,0–1,6)
Видимая звездная величина  ( Дж )	−3,00
Видимая звездная величина  ( К )	-4,05
Индекс цвета U − B	+2,06
Индекс цвета B − V	+1,85
Тип переменной	SRc
Астрометрия
Радиальная скорость (R v )	+21,91 км / с
Собственное движение (μ)	РА: 26,42 ± 0,25  мсек / год Дек .: 9,60 ± 0,12  мсек / год
Параллакс (π)	5,95+0,58 -0,85 мас
Расстояние	548+90 −49 лы (168,1+27,5 -14,9 ПК )
Абсолютная звездная величина  (M V )	−5,85
Подробности
Масса	16.5-19  М ☉
Радиус	764+116 −62–1 021  R ☉
Яркость	126 000+83 000 −50 000 (90 000 -150,000 )  L ☉
Поверхностная сила тяжести (log  g )	−0,5  сГс
Температура	3600 ± 200  К
Металличность [Fe / H]	+0.05  dex
Вращение	36 ± 8 лет
Скорость вращения ( v  sin  i )	5,47 ± 0,25  км / с
Возраст	8,0–8,5  млн лет
Прочие обозначения
Бетельгейзе, α Ори , 58 Ори , HR  2061, BD + 7 ° 1055, HD  39801, FK5  224, HIP  27989, SAO  113271, GC  7451, CCDM  J05552 + 0724, AAVSO  0549 + 07
Ссылки на базы данных
SIMBAD	данные

Координаты : 05 ^ч 55 ^м 10.3053 ^с , + 07 ° 24 ′ 25.426 ″.

Бетельгейзе , как правило, десятые-яркая звезда в ночном небе , и, после того, как Ригель , вторая по яркости в созвездии от Orion . Это отчетливо красноватая полуправильная переменная звезда , видимая величина которой колеблется от +0,0 до +1,6, что соответствует самому широкому диапазону из всех звезд первой величины . В диапазоне длин волн, близких к инфракрасному , Бетельгейзе - самая яркая звезда на ночном небе. Его обозначение Байера - α Orionis , латинизированное до Alpha Orionis и сокращенно Alpha Ori или α Ori .

Бетельгейзе, классифицированный как красный сверхгигант спектрального класса M1-2, является одной из крупнейших звезд, видимых невооруженным глазом . Если бы это было в центре нашей Солнечной системы , ее поверхность будет лежать вне пояса астероидов , и она поглотит орбиты от Меркурия , Венеры , Земли и Марса . Тем не менее, есть несколько больших звезд в Млечном Пути , в том числе сверхгигантов , как Мю Цефея и своеобразной гипергигант , VY Большого Пса . Расчеты массы Бетельгейзе колеблются от чуть менее десяти до чуть более двадцати раз больше массы Солнца . По разным причинам расстояние до него было довольно сложно измерить; текущие наилучшие оценки составляют порядка 500–600  световых лет от Солнца - сравнительно большая неопределенность для относительно близкой звезды. Его абсолютная величина около −6. Бетельгейзе возрастом менее 10 миллионов лет быстро эволюционировала из-за своей большой массы и, как ожидается, завершит свою эволюцию взрывом сверхновой , скорее всего, в течение 100 000 лет. Будучи изгнанной из места своего рождения в Ассоциации Ориона OB1, в  которую входят звезды в Поясе Ориона,  эта убегающая звезда двигалась через межзвездную среду со скоростью30 км / с , создавая головную ударную волну шириной более четырех световых лет.

В 1920 году Бетельгейзе стала первой внесолнечной звездой, у которой был измерен угловой размер фотосферы . Последующие исследования сообщили об угловом диаметре (т.е. видимом размере) в диапазоне от 0,042 до 0,056 угловой секунды ; этот диапазон определений приписывается несферичности, потемнению конечностей , пульсации и различному внешнему виду на разных длинах волн . Он также окружен сложной асимметричной оболочкой , примерно в 250 раз превышающей размер звезды, что вызвано потерей массы самой звездой. Наблюдаемый Землей угловой диаметр Бетельгейзе превышает только диаметр Р. Дорада и Солнца.

Начиная с октября 2019 года, Бетельгейзе начала заметно тускнеть, а к середине февраля 2020 года ее яркость упала примерно в 3 раза, с 0,5 до 1,7. К 22 февраля 2020 года Бетельгейзе перестала тускнеть и снова начала светлеть. Инфракрасные наблюдения не выявили значительных изменений яркости за последние 50 лет, что позволяет предположить, что затемнение вызвано изменением экстинкции, а не лежащим в основе изменением яркости звезды. Дальнейшие исследования показали, что поглощение «крупнозернистой околозвездной пыли » может быть наиболее вероятным объяснением затемнения звезды.

Номенклатура

α Орион (латинский к Альфа Ориону ) является звездой обозначения дана Johann Bayer в 1603 году.

Традиционное имя Бетельгейзе происходит от арабского يد الجوزاء Yad al-Jauzā ' «рука аль-Jauzā' [т.е. Орион]». В английском языке существует четыре распространенных варианта произношения этого имени, в зависимости от того, произносится ли первое е как короткое или длинное, и от того , произносится ли s как «s» или «z»:

• / Б ɛ т əl dʒ ¯u г /
• / Б я т əl dʒ ¯u г /
• / Б ɛ т əl dʒ ¯u с /
• / Б я т əl dʒ ¯u с /

Последнее произношение стало популярным из-за того, что оно звучит как «сок жука».

В 2016 году Международный астрономический союз организовал Рабочую группу по именам звезд (WGSN) для каталогизации и стандартизации имен собственных для звезд. Первый бюллетень WGSN за июль 2016 года включал таблицу первых двух партий имен, одобренных WGSN, в том числе Бетельгейзе для этой звезды. Теперь он внесен в Каталог звездных имен IAU.

История наблюдений

Бетельгейзе и ее красная окраска отмечались с древних времен ; классический астроном Птолемей описал его цвет как ὑπόκιρρος ( гипокиррхос ), термин, который позже был описан переводчиком « Зидж-и султани» Улугбека как рубедо , что на латыни означает «румянец». В девятнадцатом веке, до появления современных систем классификации звезд , Анджело Секки включил Бетельгейзе в качестве одного из прототипов своих звезд класса III (от оранжевого до красного). Напротив, за три века до Птолемея китайские астрономы наблюдали, что Бетельгейзе имела желтый цвет; если это верно, такое наблюдение могло бы предположить, что звезда находилась в фазе желтого сверхгиганта примерно в начале христианской эры, возможность, учитывая текущие исследования сложной околозвездной среды этих звезд.

Новые открытия

Группы аборигенов в Южной Австралии делились устными рассказами о переменной яркости Бетельгейзе на протяжении как минимум 1000 лет.

Сэр Джон Гершель в 1846 году

Изменение яркости Бетельгейзе было описано в 1836 году сэром Джоном Гершелем , когда он опубликовал свои наблюдения в Outlines of Astronomy . С 1836 по 1840 год он заметил значительные изменения в величине, когда Бетельгейзе затмила Ригеля в октябре 1837 года и снова в ноябре 1839 года. Затем последовал 10-летний период затишья; затем в 1849 году Гершель отметил еще один короткий цикл изменчивости, пик которого пришелся на 1852 год. Более поздние наблюдатели регистрировали необычно высокие максимумы с интервалом в несколько лет, но лишь с небольшими вариациями с 1957 по 1967 год. Записи Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд (AAVSO) ) показывают максимальную яркость 0,2 в 1933 и 1942 годах и минимальную 1,2, наблюдаемую в 1927 и 1941 годах. Эта изменчивость яркости может объяснить, почему Иоганн Байер с публикацией своей Уранометрии в 1603 году обозначил звезду альфа как, вероятно, соперничал с обычно более ярким Ригелем ( бета ). Из арктических широт красный цвет Бетельгейзе и более высокое положение в небе, чем Ригель, означало, что инуиты считали ее более яркой, а одно местное название было Уллуриаджуак «большая звезда».

В 1920 году Альберт Майкельсон и Фрэнсис Пиз установили 6-метровый интерферометр на передней части 2,5-метрового телескопа в обсерватории Маунт-Вильсон . Помогано Джон Андерсон , трио измерил угловой диаметр Бетельгейза на 0,047 " , фигуру что привело к диаметру3,84 × 10 ⁸  км (2,58  а.е. ) на основе значения параллакса0,018 ″ . Однако потемнение к краю и ошибки измерения привели к неуверенности в точности этих измерений.

В 1950-х и 1960-х годах произошли два события, которые повлияли на теорию звездной конвекции у красных сверхгигантов: проекты Stratoscope и публикация в 1958 году книги « Структура и эволюция звезд» , главным образом работы Мартина Шварцшильда и его коллеги из Принстонского университета Ричарда Хэрма. В этой книге были распространены идеи о том, как применять компьютерные технологии для создания звездных моделей, а проекты Stratoscope, используя телескопы на воздушном шаре над турбулентностью Земли , дали одни из самых прекрасных изображений солнечных гранул и солнечных пятен, которые когда-либо видели, тем самым подтверждая существование конвекция в солнечной атмосфере.

Прорыв в области визуализации

1998/9 UV HST- изображения Бетельгейзе, показывающие асимметричные пульсации с соответствующими профилями спектральных линий.

В 1970-х годах астрономы увидели некоторые важные достижения в области технологий построения астрономических изображений, начиная с изобретения Антуаном Лабейри спекл-интерферометрии , процесса, который значительно уменьшил эффект размытия, вызванный астрономическим зрением . Он увеличил оптическое разрешение наземных телескопов , что позволило более точно измерять фотосферу Бетельгейзе. С улучшением инфракрасного телескопа на вершинах Маунт Вильсон , Маунт Локк и Мауна-Кеа на Гавайях астрофизики начали вглядываться в сложные околозвездные оболочки, окружающие сверхгиганта, что заставило их подозревать наличие огромных пузырьков газа в результате конвекции. Но только в конце 1980-х и начале 1990-х годов, когда Бетельгейзе стала регулярной мишенью для апертурной маскирующей интерферометрии , прорывы произошли в области визуализации в видимом свете и инфракрасном диапазоне . Впервые предложенный Джоном Болдуином и его коллегами из Кавендишской астрофизической группы , новый метод использовал небольшую маску с несколькими отверстиями в плоскости зрачка телескопа, преобразовывая апертуру в специальную интерферометрическую матрицу. Этот метод позволил сделать некоторые из самых точных измерений Бетельгейзе, выявив яркие пятна на фотосфере звезды. Это были первые оптические и инфракрасные изображения звездного диска, отличные от Солнца , полученные сначала с наземных интерферометров, а затем из наблюдений телескопа COAST с более высоким разрешением . «Яркие пятна» или «горячие точки», наблюдаемые с помощью этих инструментов, по-видимому, подтверждают выдвинутую Шварцшильдом несколько десятилетий назад теорию массивных конвективных ячеек, доминирующих на поверхности звезды.

В 1995 годе Космический телескоп «ы Слабое Объект камера захватила ультрафиолетовое изображение с разрешением превосходного, полученным с помощью наземных интерферометров первого обычного телескопа изображения (или„прямым образом“в терминологии НАСА) диска другая звезда. Поскольку ультрафиолетовый свет поглощается атмосферой Земли , наблюдения на этих длинах волн лучше всего выполнять с помощью космических телескопов . Как и предыдущие изображения, на этом изображении было яркое пятно, обозначающее область в юго-западном квадранте.На 2000  К горячее, чем поверхность звезды. Последующие ультрафиолетовые спектры, полученные с помощью спектрографа высокого разрешения Годдарда, показали, что горячая точка была одним из полюсов вращения Бетельгейзе. В результате ось вращения будет наклонена примерно на 20 ° к направлению на Землю, а позиционный угол от небесного севера составит примерно 55 °.

Исследования 2000-х

В исследовании, опубликованном в декабре 2000 года, диаметр звезды был измерен с помощью инфракрасного пространственного интерферометра (ISI) на средних длинах волн инфракрасного диапазона, что дало оценку затемнения к конечностям.55,2 ± 0,5  мсек. Дуги - цифра, полностью соответствующая выводам Майкельсона восемьдесят лет назад. На момент публикации расчетный параллакс от миссии Hipparcos составлял7,63 ± 1,64 мсек. Дуги , что дает расчетный радиус Бетельгейзе3.6 AU . Однако опубликованное в 2009 году инфракрасное интерферометрическое исследование показало, что с 1993 года звезда сжалась на 15% с возрастающей скоростью без значительного уменьшения звездной величины. Последующие наблюдения предполагают, что видимое сокращение может быть связано с активностью оболочки в расширенной атмосфере звезды.

Помимо диаметра звезды возникли вопросы о сложной динамике протяженной атмосферы Бетельгейзе. Масса, из которой состоят галактики, перерабатывается по мере образования и разрушения звезд , и красные сверхгиганты вносят основной вклад, но процесс потери массы остается загадкой. С развитием интерферометрических методов астрономы могут быть близки к решению этой загадки. В июле 2009 года на изображениях, опубликованных Европейской южной обсерваторией с помощью наземного интерферометра очень большого телескопа (VLTI), был виден обширный газовый шлейф30 а.е. от звезды в окружающую атмосферу. Этот выброс массы был равен расстоянию между Солнцем и Нептуном и является одним из множества событий, происходящих в атмосфере, окружающей Бетельгейзе. Астрономы определили по крайней мере шесть раковин, окружающих Бетельгейзе. Решение тайны потери массы на поздних стадиях эволюции звезды может выявить те факторы, которые ускоряют взрывную смерть этих звездных гигантов.

2019–20 угасание

Величина Бетельгейзе в диапазоне V AAVSO с сентября 2018 г. по февраль 2021 г.

Сравнение изображений SPHERE Бетельгейзе, сделанных в январе и декабре 2019 года, демонстрирующих изменения яркости и формы.

Пульсирующая полуправильная переменная звезда , Бетельгейзе подвержена многочисленным циклам увеличения и уменьшения яркости из-за изменений ее размера и температуры. Астрономы, которые первыми отметили диммирование Бетельгейзе, астрономы из Университета Виллановы Ричард Васатоник и Эдвард Гинан , а также любитель Томас Колдервуд, теоретизируют, что движущим фактором является совпадение нормального минимума светового цикла в 5,9 лет и периода более глубоких, чем обычно, 425 дней. факторы. Другими возможными причинами, предположенными к концу 2019 года, были извержение газа или пыли или колебания поверхностной яркости звезды.

В августе 2020 года долгосрочные и обширные исследования Бетельгейзе, в первую очередь с использованием ультрафиолетовых наблюдений с помощью космического телескопа Хаббла , свидетельствуют о том , что неожиданное затемнением, вероятно , вызвано огромным количеством сверхгорячей материала , выброшенного в космос. Материал остыл и образовал облако пыли, которое блокировало звездный свет, исходящий примерно от четверти поверхности Бетельгейзе. Хаббл зафиксировал признаки плотного нагретого вещества, движущегося через атмосферу звезды в сентябре, октябре и ноябре, прежде чем несколько телескопов заметили более заметное затемнение в декабре и в первые несколько месяцев 2020 года.

К январю 2020 года Бетельгейзе потускнела примерно в 2,5 раза, с 0,5 до 1,5, а в феврале в Telegram астронома сообщила о том, что она стала еще слабее и достигла рекордного минимума +1,614, отметив, что звезда в настоящее время «наименее яркая и самая холодная». за 25 лет учебы, а также расчет уменьшения радиуса. Журнал Astronomy описал это как «причудливое затемнение», и согласно популярным предположениям, это могло указывать на надвигающуюся сверхновую . В результате Бетельгейзе из одной из 10 самых ярких звезд на небе попала за пределы первой двадцатки, заметно тусклее, чем ее ближайший сосед Альдебаран . В сообщениях основных средств массовой информации обсуждались предположения о том, что Бетельгейзе может вот-вот взорваться как сверхновая, но астрономы отмечают, что сверхновая, как ожидается, произойдет примерно в течение следующих 100000 лет и, таким образом, маловероятна.

К 17 февраля 2020 года яркость Бетельгейзе оставалась постоянной около 10 дней, и звезда показала признаки восстановления яркости. 22 февраля 2020 года Бетельгейзе, возможно, вообще прекратила затемнение, почти завершив текущий эпизод затемнения. 24 февраля 2020 года не было обнаружено значительных изменений инфракрасного излучения за последние 50 лет; это казалось не связанным с недавним исчезновением изображения и предполагало, что надвигающийся коллапс ядра может быть маловероятным. Также 24 февраля 2020 года дальнейшие исследования показали, что поглощение «крупнозернистой околозвездной пыли » может быть наиболее вероятным объяснением затемнения звезды. Исследование, в котором используются наблюдения на субмиллиметровых волнах, исключает значительный вклад поглощения пыли. Вместо этого, похоже, что причиной затемнения являются большие звездные пятна . Последующие исследования, опубликованные 31 марта 2020 года в Telegram астронома , обнаружили быстрое повышение яркости Бетельгейзе.

Бетельгейзе практически не наблюдается с земли с мая по август, потому что она находится слишком близко к Солнцу. Перед тем, как войти в соединение 2020 года с Солнцем, Бетельгейзе достигла яркости +0,4. Наблюдения с космическим аппаратом STEREO-A, проведенные в июне и июле 2020 года, показали, что звезда потемнела на 0,5 с момента последнего наземного наблюдения в апреле. Это удивительно, потому что максимум ожидался в августе / сентябре 2020 года, а следующий минимум должен произойти примерно в апреле 2021 года. Однако известно, что яркость Бетельгейзе меняется нерегулярно, что затрудняет прогнозы. Затухание может указывать на то, что другое событие затемнения может произойти намного раньше, чем ожидалось. 30 августа 2020 года астрономы сообщили об обнаружении второго пылевого облака, испускаемого Бетельгейзе и связанного с недавним значительным затемнением (вторичный минимум 3 августа) светимости звезды. В июне 2021 года пыль была объяснена как возможная причина появления прохладного пятна на ее фотосфере, а в августе вторая независимая группа подтвердила эти результаты. Считается, что пыль возникла в результате охлаждения газа, выброшенного звездой.

Наблюдение

Изображение, показывающее Бетельгейзе (вверху слева) и плотные туманности комплекса молекулярных облаков Ориона ( Рохелио Берналь Андрео )

Благодаря своему характерному оранжево-красному цвету и положению в Орионе, Бетельгейзе легко заметить невооруженным глазом в ночном небе. Это одна из трех звезд, составляющих астеризм Зимнего треугольника , и она отмечает центр Зимнего шестиугольника . В начале января каждого года его можно увидеть, как он поднимается на востоке сразу после захода солнца. С середины сентября до середины марта (лучше всего в середине декабря) он виден практически во всех населенных регионах земного шара, за исключением Антарктиды на широте южнее 82 °. В мае (умеренные северные широты) или июне (южные широты) красный сверхгигант можно ненадолго увидеть на западном горизонте после захода солнца, а через несколько месяцев он снова появится на восточном горизонте перед восходом солнца. В промежуточный период (июнь – июль) он невидим невооруженным глазом (видим только в телескоп при дневном свете), кроме около полудня в антарктических регионах между 70 ° и 80 ° южной широты (в полярную ночь , когда Солнце находится на ниже горизонта).

Бетельгейзе - переменная звезда, визуальная величина которой колеблется от 0,0 до +1,6. Бывают периоды, когда она превосходит Ригеля и становится шестой по яркости звездой, а иногда становится даже ярче, чем Капелла . В самом слабом случае Бетельгейзе может отставать от Денеба и Бета Круцис , которые сами по себе немного изменчивы, и быть двадцатой по яркости звездой.

Цветовой индекс Бетельгейзе составляет 1,85 - цифра, указывающая на ярко выраженную «красноту». Фотосфера имеет протяженную атмосферу , которая показывает сильные линии излучения, а не поглощения , явление, которое происходит, когда звезда окружена толстой газовой оболочкой (а не ионизированной). Наблюдалось движение этой протяженной газовой атмосферы к Бетельгейзе и от нее, в зависимости от флуктуаций фотосферы. Бетельгейзе - самый яркий источник в ближнем инфракрасном диапазоне на небе с величиной диапазона J -2,99; только около 13% лучистой энергии звезды излучается в виде видимого света. Если бы человеческие глаза были чувствительны к излучению на всех длинах волн, Бетельгейзе выглядела бы самой яркой звездой на ночном небе.

Различные каталоги перечисляют до девяти слабых визуальных спутников Бетельгейзе. Они находятся на расстоянии от одной до четырех угловых минут, и все они слабее 10-й звездной величины.

В декабре 2019 года астрономы сообщили, что яркость звезды значительно снизилась и, следовательно, она может находиться на последних этапах своей эволюции . Исследования, опубликованные совсем недавно, 22 февраля 2020 года, предполагают, что Бетельгейзе, возможно, перестала тускнеть и теперь может снова начать светлеть, почти завершив текущий эпизод затемнения. Дальнейшие исследования звезды, о которых было сообщено 24 февраля 2020 года, не выявили значительных изменений в инфракрасном диапазоне за последние 50 лет и, по-видимому, не связаны с недавним исчезновением изображения, предполагая, что надвигающийся коллапс ядра может быть маловероятным. Кроме того, 24 февраля 2020 года дальнейшие исследования показывают, что поглощение «крупнозернистой околозвездной пыли » может быть наиболее вероятным объяснением затемнения звезды. 26 февраля 2020 года астрономы сообщили о большом количестве оксида титана (II) (TiO), одного из предшественников звездной пыли, в спектральных исследованиях, предполагая, что звезда может охлаждаться.

Звездная система

Бетельгейзе обычно считается отдельной изолированной звездой и убегающей звездой , которая в настоящее время не связана с каким-либо скоплением или областью звездообразования, хотя место ее рождения неясно.

Красной сверхгигантской звезде были предложены два спектроскопических спутника. Анализ поляризационных данных с 1968 по 1983 год показал наличие близкого спутника с периодической орбитой около 2,1 года, и, используя спекл-интерферометрию , команда пришла к выводу, что более близкий из двух спутников был расположен в точке.0,06 ″ ± 0,01 ″ (≈9 а.е.) от главной звезды с позиционным углом 273 °, орбита, которая потенциально может поместить ее в хромосферу звезды . Более дальний товарищ был на0,51 ″ ± 0,01 ″ (≈77 а.е.) с позиционным углом 278 °. Дальнейшие исследования не нашли доказательств существования этих спутников или активно опровергли их существование, но никогда полностью не исключалась возможность того, что близкий спутник внесет свой вклад в общий поток. Интерферометрия с высоким разрешением Бетельгейзе и ее окрестностей, выходящая далеко за рамки технологий 1980-х и 1990-х годов, не обнаружила никаких спутников.

Измерения расстояний

NRAO «S Very Large Array используется для вывода оценки 2008 расстояния Бетельгейза в

Параллакс - это видимое изменение положения объекта, измеряемое в угловых секундах, вызванное изменением положения наблюдателя этого объекта. Когда Земля вращается вокруг Солнца, видно, что каждая звезда смещается на долю угловой секунды, что в сочетании с базовой линией, обеспечиваемой орбитой Земли, дает расстояние до этой звезды. С момента первого успешного измерения параллакса Фридрихом Бесселем в 1838 году астрономы были озадачены видимым расстоянием до Бетельгейзе. Знание расстояния до звезды повышает точность других параметров звезды, таких как светимость, которая в сочетании с угловым диаметром может использоваться для расчета физического радиуса и эффективной температуры ; светимость и изотопное содержание также можно использовать для оценки возраста и массы звезды .

В 1920 году, когда были выполнены первые интерферометрические исследования диаметра звезды, предполагаемый параллакс был равен 0,0180 ″ . Это приравнивается к расстоянию56  шт. Или примерно180  св. Лет , что дает не только неточный радиус звезды, но и все остальные звездные характеристики. С тех пор ведутся постоянные работы по измерению расстояния до Бетельгейзе, предполагаемые расстояния до400 шт или около1300 св . Лет .

Перед публикацией каталога Hipparcos (1997) было два противоречивых измерения параллакса Бетельгейзе. Первый, в 1991 году, дал параллакс9,8 ± 4,7  мсек. Дуги , что дает расстояние примерно102 шт или330 св . Лет . Вторым был Каталог входных данных Hipparcos (1993) с тригонометрическим параллаксом5 ± 4 мсек. Дуги , расстояние200 шт или650 св . Лет . Учитывая эту неопределенность, исследователи использовали широкий диапазон оценок расстояний, что привело к значительным расхождениям в расчетах атрибутов звезды.

Результаты миссии Hipparcos были опубликованы в 1997 году. Измеренный параллакс Бетельгейзе был 7,63 ± 1,64 мсек. Дуги , что соответствует расстоянию примерно131 шт или427 св. Лет и имела меньшую ошибку, чем предыдущие измерения. Однако более поздняя оценка измерений параллакса Hipparcos для переменных звезд, таких как Бетельгейзе, показала, что неопределенность этих измерений была недооценена. В 2007 г. улучшился показательБыло вычислено 6,55 ± 0,83 , следовательно, гораздо меньший коэффициент ошибки дает расстояние примерно152 ± 20 шт или500 ± 65 св . Лет .

В 2008 году с помощью Very Large Array (VLA), произвел радио решение5,07 ± 1,10 мсек. Дуги , что соответствует расстоянию197 ± 45 шт или643 ± 146 св . Лет . Как отмечает исследователь Харпер: «Пересмотренный параллакс Hipparcos приводит к большему расстоянию (152 ± 20 шт ), чем оригинал; однако астрометрическое решение все еще требует значительного космического шума 2,4 мсек. дуги. Учитывая эти результаты, становится ясно, что данные Hipparcos все еще содержат систематические ошибки неизвестного происхождения ". Хотя радиоданные также имеют систематические ошибки, решение Harper объединяет наборы данных в надежде уменьшить такие ошибки. Обновленный результат дальнейших наблюдений с ALMA а е-Мерлин дает параллакс4,51 ± 0,8 мсек. Дуги и расстояние222+34
−48 ПК или 724+111
−156 лы.

В 2020 году новые данные наблюдений космического сканера выброса солнечной массы на борту спутника Кориолиса и три различных метода моделирования позволили получить уточненный параллакс5,95+0,58
-0,85 mas, солнечный радиус 764+116
−62 R _☉ , а расстояние168,1+27,5
-14,4 ПК или 548+90
−49 ly, что, если быть точным, означало бы, что Бетельгейзе почти на 25% меньше и на 25% ближе к Земле, чем считалось ранее.

Хотя текущая миссия Европейского космического агентства Gaia не ожидала хороших результатов для звезд ярче, чем предел насыщения приблизительно V = 6 инструментов миссии, фактическая работа показала хорошие результаты на объектах с звездной величиной +3. Принудительные наблюдения более ярких звезд означают, что окончательные результаты должны быть доступны для всех ярких звезд, а параллакс для Бетельгейзе будет опубликован на порядок точнее, чем это доступно в настоящее время. В Gaia Data Release 2 нет данных о Бетельгейзе .

Изменчивость

Кривая блеска Бетельгейзе (Альфа Ориона) в полосе V AAVSO с декабря 1988 г. по август 2002 г.

Орион с Бетельгейзе при его обычной звездной величине (слева) и во время необычно глубокого минимума в начале 2020 года (справа)

Бетельгейзе классифицируется как полурегулярная переменная звезда , что указывает на то, что в изменениях яркости заметна некоторая периодичность, но амплитуды могут меняться, циклы могут иметь разную длину, и могут быть остановки или периоды нерегулярности. Помещен в подгруппу SRc; это пульсирующие красные сверхгиганты с амплитудами около одной звездной величины и периодами от десятков до сотен дней.

Бетельгейзе обычно показывает только небольшие изменения яркости около звездной величины +0,5, хотя в крайних точках она может стать яркой до 0,0 или слабой до +1,6. Бетельгейзе внесена в Общий каталог переменных звезд с возможным периодом в 2335 дней. Более подробный анализ показал, что основной период составляет около 400 дней, короткий период - 185 дней и более длительный вторичный период - около 2100 дней. Самая низкая достоверно зарегистрированная звездная величина в V-диапазоне, равная +1,614, была зарегистрирована в феврале 2020 года.

Радиальные пульсации красных сверхгигантов хорошо смоделированы и показывают, что периоды в несколько сотен дней обычно связаны с пульсацией основного тона и пульсации первого обертона . Линии в спектре Бетельгейзе показывают доплеровские сдвиги, указывающие на изменения лучевой скорости , очень грубо соответствующие изменениям яркости. Это демонстрирует природу пульсаций по размеру, хотя соответствующие температурные и спектральные вариации четко не видны. Вариации диаметра Бетельгейзе также были измерены напрямую. Наблюдались первые 185- дневные пульсации обертона , и соотношение основного и обертонного периодов дает ценную информацию о внутренней структуре звезды и ее возрасте.

Источник длительных вторичных периодов неизвестен, но их нельзя объяснить радиальными пульсациями . Интерферометрические наблюдения Бетельгейзе показали, что горячие точки создаются массивными конвекционными ячейками, составляющими значительную часть диаметра звезды и каждая из которых излучает 5–10% всего света звезды. Одна теория, объясняющая длительные вторичные периоды, заключается в том, что они вызваны эволюцией таких клеток в сочетании с вращением звезды. Другие теории включают тесные бинарные взаимодействия, хромосферную магнитную активность, влияющую на потерю массы, или нерадиальные пульсации, такие как g-моды .

Помимо дискретных доминирующих периодов, наблюдаются стохастические вариации малой амплитуды . Предполагается, что это происходит из-за грануляции , аналогичного тому же воздействию на солнце, но в гораздо большем масштабе.

Диаметр

13 декабря 1920 года Бетельгейзе стала первой звездой за пределами Солнечной системы, у которой был измерен угловой размер ее фотосферы. Хотя интерферометрия все еще находилась в зачаточном состоянии, эксперимент оказался успешным. Исследователи, используя однородную модель диска, определили, что диаметр Бетельгейзе составлял0,047 ″ , хотя звездный диск, вероятно, был на 17% больше из-за потемнения к краю , что привело к оценке его углового диаметра примерно в 0,055 дюйма. С тех пор другие исследования дали угловые диаметры в диапазоне от 0,042 до0,069 дюйма . Объединение этих данных с историческими оценками расстояния от 180 до815 св. Лет дает прогнозируемый радиус звездного диска от 1,2 до8.9 AU . Используя для сравнения Солнечную систему, орбита Марса составляет около1,5 а.е. , Церера в поясе астероидов 2.7 а.е. , Юпитер 5,5 а.е. - поэтому, если предположить, что Бетельгейзе занимает место Солнца, его фотосфера может простираться за пределы орбиты Юпитера, не совсем достигнув Сатурна на9,5 AU .

Радиоизображение 1998 года, показывающее размер фотосферы Бетельгейзе (круг) и влияние конвективных сил на атмосферу звезды.

Точный диаметр определить сложно по нескольким причинам:

1. Бетельгейзе - пульсирующая звезда, поэтому ее диаметр меняется со временем;
2. У звезды нет определяемого «края», поскольку затемнение к краю приводит к тому, что оптическое излучение изменяется по цвету и уменьшается по мере того, как более дальнее из них выходит из центра;
3. Бетельгейзе окружена околозвездной оболочкой, состоящей из материи, выброшенной из звезды - вещества, которое поглощает и излучает свет, что затрудняет определение фотосферы звезды;
4. Измерения могут проводиться на различных длинах волн в пределах электромагнитного спектра, а разница в заявленных диаметрах может достигать 30–35%, однако сравнение одного открытия с другим затруднено, поскольку видимый размер звезды различается в зависимости от используемой длины волны. Исследования показали, что измеренный угловой диаметр значительно больше в ультрафиолетовых длинах волн, уменьшается в видимом диапазоне до минимума в ближнем инфракрасном и снова увеличивается в среднем инфракрасном спектре;
5. Мерцание атмосферы ограничивает разрешающую способность наземных телескопов, поскольку турбулентность ухудшает угловое разрешение.

Обычно сообщаемые радиусы больших холодных звезд - это радиусы Росселанда , определяемые как радиус фотосферы на определенной оптической глубине в две трети. Это соответствует радиусу, рассчитанному по эффективной температуре и болометрической светимости. Радиус Росселанда отличается от радиусов, измеренных напрямую, с поправками на потемнение к краю и длину волны наблюдения. Например, измеренный угловой диаметр 55,6 мсек. Дуги будет соответствовать среднему диаметру Росселанда 56,2 мсек. Дуги, в то время как дальнейшие поправки на существование окружающих пылевых и газовых оболочек дадут диаметр41,9 мас .

Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи использовали различные решения. Астрономическая интерферометрия, впервые задуманная Ипполитом Физо в 1868 году, была основополагающей концепцией, которая позволила значительно улучшить современную телескопию и привела к созданию интерферометра Майкельсона в 1880-х годах и первым успешным измерениям Бетельгейзе. Подобно тому, как человеческое восприятие глубины увеличивается, когда два глаза вместо одного воспринимают объект, Физо предложил наблюдать звезды через два отверстия вместо одного, чтобы получить интерференцию , которая предоставит информацию о пространственном распределении интенсивности звезды. Наука развивалась быстро, и теперь для получения пятнистых изображений используются многоапертурные интерферометры , которые синтезируются с использованием анализа Фурье для создания портрета с высоким разрешением. Именно эта методология определила горячие точки на Бетельгейзе в 1990-х годах. Другие технологические прорывы включают в себя адаптивную оптику , космические обсерватории, такие как Hipparcos, Hubble и Spitzer , и астрономический многолучевой рекомбинатор (AMBER) , который объединяет лучи трех телескопов одновременно, что позволяет исследователям достичь пространственного разрешения в миллисекундах .

Наблюдения в разных областях электромагнитного спектра - видимом, ближнем инфракрасном ( NIR ), среднем инфракрасном (MIR) или радио - дают очень разные угловые измерения. В 1996 году у Бетельгейзе был показан единый диск56,6 ± 1,0 мсек . В 2000 году команда Лаборатории космических наук измерила диаметр54,7 ± 0,3 мсек. Дуги , игнорируя любой возможный вклад горячих точек, которые менее заметны в среднем инфракрасном диапазоне. Также был включен теоретический допуск на потемнение конечностей, в результате чего диаметр55,2 ± 0,5 мсек . Ранняя оценка соответствует радиусу примерно5,6 AU или 1200  R _☉ , исходя из расстояния Харпера 2008 г.197,0 ± 45 пк , что примерно соответствует размеру орбиты Юпитера5.5 AU .

В 2004 году группа астрономов, работающих в ближнем инфракрасном диапазоне, объявила, что более точные фотосферные измерения были 43,33 ± 0,04 мс . В исследовании также дается объяснение того, почему разные длины волн от видимого до среднего инфракрасного дают разные диаметры: звезда видна через толстую, теплую протяженную атмосферу. На коротких волнах (видимый спектр) атмосфера рассеивает свет, тем самым немного увеличивая диаметр звезды. В ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (диапазоны K и L ) рассеяние незначительно, поэтому классическая фотосфера может быть видна прямо; в средней инфракрасной области рассеяние снова увеличивается, вызывая тепловое излучение теплой атмосферы, чтобы увеличить видимый диаметр.

Инфракрасное изображение Бетельгейзе, Мейссы и Беллатрисы с окружающими туманностями

Исследования IOTA и VLTI, опубликованные в 2009 году, убедительно подтвердили идею пылевых оболочек и молекулярной оболочки (MOLsphere) вокруг Бетельгейзе и дали диаметры от 42,57 до44,28 мсек. Дуги с относительно незначительной погрешностью. В 2011 году третья оценка в ближнем инфракрасном диапазоне, подтверждающая цифры 2009 года, на этот раз показывает диаметр затемненного к краю диска42,49 ± 0,06 мс . Фотосферный диаметр в ближнем инфракрасном диапазоне43,33 мсек. Дуги на расстоянии Hipparcos152 ± 20 шт. Составляет около3.4 АС или 730  R _☉ . В статье 2014 года угловой диаметр42,28 мсек. Дуги (эквивалентноРавномерный диск 41.01 мсек ) с использованием наблюдений в диапазонах H и K, выполненных с помощью прибора VLTI AMBER.

В 2009 году было объявлено, что радиус Бетельгейзе сократился с 1993 по 2009 год на 15%, при этом угловое измерение в 2008 году было равно 47,0 мас . В отличие от большинства более ранних работ, в этом исследовании использовались измерения на одной конкретной длине волны за 15 лет. Уменьшение видимого размера Бетельгейзе соответствует диапазону значений между56,0 ± 0,1 мсек. Дуги наблюдались в 1993 г. до47,0 ± 0,1 мсек. Дуги в 2008 г. - сокращение почти на0,9 АС в15 лет . Наблюдаемое сокращение обычно считается изменением только части протяженной атмосферы вокруг Бетельгейзе, и наблюдения на других длинах волн показали увеличение диаметра за аналогичный период.

Последние модели Бетельгейзе имеют фотосферный угловой диаметр около 43 мсек , с несколькими снарядами до 50-60 мс . Предполагая расстояние197 пк , это означает, что диаметр звезды887 ± 203  R _☉ .

Когда-то считавшаяся имеющей самый большой угловой диаметр среди всех звезд на небе после Солнца , Бетельгейзе утратила это различие в 1997 году, когда группа астрономов измерила диаметр R Doradus57,0 ± 0,5 мсек. Дуги , хотя R Doradus намного ближе к Земле примерно на200 световых лет имеет линейный диаметр примерно в три раза меньше диаметра Бетельгейзе.

Физические характеристики

(Июль 2008 г., устарело). Относительные размеры планет Солнечной системы и нескольких звезд, включая Бетельгейзе:

1. Меркурий < Марс < Венера < Земля
2. Земля < Нептун < Уран < Сатурн < Юпитер
3. Юпитер < Волк 359 < Солнце < Сириус
4. Сириус < Поллукс < Арктур < Альдебаран
5. Альдебаран < Ригель < Антарес <Бетельгейзе
6. Бетельгейзе < Mu Cephei < VV Cephei A < VY Canis Majoris

Сравнение размеров Betelgeuse, Mu Cephei , KY Cygni и V354 Cephei , согласно Эмили Левеск .

Бетельгейзе - очень большая яркая, но холодная звезда, классифицированная как красный сверхгигант M1-2 Ia-ab . Буква «M» в этом обозначении означает, что это красная звезда, принадлежащая к спектральному классу M и, следовательно, имеющая относительно низкую фотосферную температуру; суффикс класса светимости «Ia-ab» указывает на то, что это сверхгигант промежуточной светимости, со свойствами, находящимися между нормальным сверхгигантом и светящимся сверхгигантом. С 1943 года спектр Бетельгейзе служил одной из стабильных опорных точек, по которым классифицируются другие звезды.

Неопределенность температуры поверхности, диаметр и расстояние звезды делает его трудно добиться точного измерения светимости Бетельгейзе, но исследования с 2012 цитат светимости около 126,000  L _☉ , предполагая , что расстояние200 шт . Исследования с момента отчета 2001 эффективных температур в диапазоне от 3,250 до 3,690 K . Ранее сообщалось о значениях за пределами этого диапазона, и большая часть отклонений считается реальной из-за пульсаций в атмосфере. Звезда также является медленным вращателем, и последняя зарегистрированная скорость была5,45 км / с - намного медленнее, чем Антарес, имеющий скорость вращения20 км / с . Период вращения зависит от размера Бетельгейзе и ориентации на Землю, но было рассчитано, что36 лет, чтобы повернуться вокруг своей оси, наклоненной под углом около60 ° к Земле.

В 2004 году астрономы, используя компьютерное моделирование, предположили, что даже если Бетельгейзе не вращается, она может проявлять крупномасштабную магнитную активность в своей протяженной атмосфере, фактор, при котором даже умеренно сильные поля могут иметь существенное влияние на звездную пыль, ветер и потерю массы. характеристики. Серия спектрополяриметрических наблюдений, проведенных в 2010 г. на телескопе Бернара Лио в обсерватории Пик-дю-Миди, выявила наличие слабого магнитного поля на поверхности Бетельгейзе, что позволяет предположить, что гигантские конвективные движения сверхгигантских звезд могут вызвать начало небольшого -масштабный динамо-эффект .

Масса

У Бетельгейзе нет известных орбитальных спутников, поэтому ее массу нельзя вычислить этим прямым методом. Современные оценки масс от теоретического моделирования были получены значения 9.5-21  М _☉ , со значениями 5  М _☉ -30  М _☉ от старых исследований. Было подсчитано, что Бетельгейзе начала свою жизнь как звезда 15–20  M _☉ , исходя из солнечной светимости 90 000–150 000. Новый метод определения массы сверхгиганта был предложен в 2011 году, выступая за текущую звездную массу 11,6  M _☉ с верхним пределом 16,6 и нижняя частью 7,7  М _☉ , на основе наблюдений профиля интенсивности звезды с узкой Н-группой интерферометрии и используя фотосферное измерение примерно4.3 AU или955 ± 217  R _☉ . Модель установка на эволюционные треки дает текущую массу 19.4-19.7  M _☉ , от начальной массы 20  М _☉ .

Движение

Ассоциация Орион ОБ1

В кинематике Бетельгейзе сложны. Возраст сверхгигантов класса M с начальной массой 20  M _☉ составляет примерно 10 миллионов лет. Исходя из текущего положения и движения, проекция назад во времени поместила бы Бетельгейзе вокругНа 290 парсеков дальше от галактической плоскости - невероятное местоположение, так как там нет области звездообразования . Более того, прогнозируемый путь Бетельгейзе, по-видимому, не пересекается с субассоциацией 25 Ori или гораздо более молодым скоплением туманности Ориона (ONC, также известным как Ori OB1d), особенно потому, что астрометрия с очень длинной базовой линией дает расстояние от Бетельгейзе до ONC между 389 а также 414 парсек . Следовательно, вполне вероятно, что Бетельгейзе не всегда имела свое текущее движение в пространстве, но время от времени меняла курс, возможно, в результате близлежащего взрыва звезды . Наблюдение космической обсерватории Гершеля в январе 2013 года показало, что звездные ветры разбиваются о окружающую межзвездную среду.

Наиболее вероятный сценарий звездообразования Бетельгейзе заключается в том, что это убегающая звезда из ассоциации Orion OB1 . Бетельгейзе, первоначально входившая в систему множественных множеств большой массы в Ori OB1a, вероятно, образовалась около 10–12 миллионов лет назад, но быстро эволюционировала из-за своей большой массы. В 2015 году Х. Боуи и Дж. Алвес предположили, что Бетельгейзе может вместо этого быть членом недавно обнаруженной ассоциации Taurion OB .

Околозвездная динамика

Изображение с Очень Большого Телескопа ESO, показывающее звездный диск и протяженную атмосферу с ранее неизвестным шлейфом окружающего газа.

На поздней стадии звездной эволюции массивные звезды, такие как Бетельгейзе, демонстрируют высокие темпы потери массы , возможно, до одной  M _☉ каждый10 000 лет , в результате чего сложная околозвездная среда находится в постоянном движении. В статье 2009 года потеря звездной массы была названа «ключом к пониманию эволюции Вселенной с самых ранних космологических времен до нынешней эпохи, а также формирования планет и самой жизни». Однако физический механизм не совсем понятен. Когда Мартин Шварцшильд впервые предложил свою теорию огромных конвекционных ячеек, он утверждал, что это вероятная причина потери массы у эволюционировавших сверхгигантов, таких как Бетельгейзе. Недавняя работа подтвердила эту гипотезу, но все еще остаются неясности относительно структуры их конвекции, механизма их потери массы, способа образования пыли в их протяженной атмосфере и условий, которые ускоряют их драматический финал в виде сверхновой типа II. В 2001 году Грэм Харпер оценил звездный ветер в 0,03  M _☉ каждые10 000 лет назад , но исследования, проведенные с 2009 года, предоставили доказательства эпизодической потери массы, что делает любые общие цифры для Бетельгейзе неопределенными. Текущие наблюдения показывают, что такая звезда, как Бетельгейзе, может провести часть своей жизни как красный сверхгигант , но затем пересечь диаграмму ЧСС, снова пройти через короткую фазу желтого сверхгиганта, а затем взорваться как синий сверхгигант или звезда Вольфа-Райе. .

Художественный рендеринг из ESO, показывающий Бетельгейзе с гигантским пузырем, кипящим на его поверхности, и сияющим шлейфом газа, выбрасываемым на шесть радиусов фотосферы или примерно на орбиту Нептуна.

Астрономы могут быть близки к разгадке этой загадки. Они заметили большой газовый шлейф, простирающийся по крайней мере в шесть раз по сравнению с радиусом звезды, что указывает на то, что Бетельгейзе не рассеивает вещество равномерно во всех направлениях. Наличие плюма означает, что сферическая симметрия фотосферы звезды, часто наблюдаемая в инфракрасном диапазоне, не сохраняется в ее ближайшем окружении. Сообщалось об асимметрии звездного диска на разных длинах волн. Однако из-за усовершенствованных возможностей адаптивной оптики NACO на VLT эти асимметрии стали очевидными. Двумя механизмами, которые могли вызвать такую ​​асимметричную потерю массы, были крупномасштабные конвекционные ячейки или полярная потеря массы, возможно, из-за вращения. При более глубоком изучении с помощью AMBER ESO было обнаружено, что газ в расширенной атмосфере сверхгиганта энергично движется вверх и вниз, создавая пузыри размером с сам сверхгигант, что привело его команду к выводу, что такое звездное потрясение стоит за массивным выбросом плюма, наблюдаемым Кервеллой.

Асимметричные ракушки

В дополнение к фотосфере были идентифицированы шесть других компонентов атмосферы Бетельгейзе. Они представляют собой молекулярную среду, иначе известную как MOLsphere, газовая оболочка, хромосфера, пылевое окружение и две внешние оболочки (S1 и S2), состоящие из окиси углерода (CO). Известно, что некоторые из этих элементов асимметричны, а другие перекрываются.

Внешний вид Очень большого телескопа ESO ( VLT ) в Паранале, Чили

При радиусе звезды около 0,45 (~ 2–3 а.е. ) над фотосферой может лежать молекулярный слой, известный как MOLsphere или молекулярная среда. Исследования показывают, что он состоит из водяного пара и окиси углерода с эффективной температурой около1500 ± 500 К . Водяной пар был первоначально обнаружен в спектре сверхгиганта в 1960-х годах в рамках двух проектов Stratoscope, но на протяжении десятилетий игнорировался. MOL-сфера может также содержать SiO и Al ₂ O _{3 -} молекулы, которые могут объяснить образование пылевых частиц.

Внутренний вид одного из четырех 8,2-метровых телескопов VLT ESO

Асимметричная газовая оболочка, еще одна более холодная область, простирается на несколько радиусов (~ 10–10 см).40 а.е. ) из фотосферы. Он обогащен кислородом и особенно азотом по сравнению с углеродом. Эти аномалии состава, вероятно, вызваны загрязнением CNO- обработанным материалом изнутри Бетельгейзе.

Снимки, сделанные радиотелескопом в 1998 г., подтверждают, что у Бетельгейзе очень сложная атмосфера с температурой 3450 ± 850 К , аналогично тому, что было зарегистрировано на поверхности звезды, но намного ниже, чем окружающий газ в той же области. На изображениях VLA также видно, что этот низкотемпературный газ постепенно охлаждается по мере расширения наружу. Это неожиданно, но оказалось, что это самая изобильная составляющая атмосферы Бетельгейзе. «Это меняет наше базовое представление об атмосфере красных сверхгигантов», - пояснил Джереми Лим, руководитель группы. «Вместо того, чтобы атмосфера звезды равномерно расширялась из-за газа, нагретого до высоких температур у ее поверхности, теперь кажется, что несколько гигантских конвекционных ячеек выталкивают газ с поверхности звезды в ее атмосферу». Это та же самая область, в которой, как полагают, существует обнаруженное Кервеллой в 2009 году яркое шлейф, возможно, содержащий углерод и азот и простирающийся по крайней мере на шесть радиусов фотосфер в юго-западном направлении звезды.

Хромосферы непосредственно визуализировали с помощью объектной камеры Faint на борту космического телескопа Хаббла в ультрафиолетовом диапазоне. На снимках также была обнаружена яркая область в юго-западном квадранте диска. Средний радиус хромосферы в 1996 г. был примерно в 2,2 раза больше оптического диска (~10 AU ) и, как сообщалось, имел температуру не выше5500 K . Однако в 2004 году наблюдения с помощью STIS, высокоточного спектрометра Хаббла, указали на существование теплой хромосферной плазмы по крайней мере в одной угловой секунде от звезды. На расстоянии197 пк , размер хромосферы может достигать200 AU . Наблюдения окончательно продемонстрировали, что теплая хромосферная плазма пространственно перекрывается и сосуществует с холодным газом в газовой оболочке Бетельгейзе, а также с пылью в ее околозвездных пылевых оболочках.

На этом инфракрасном изображении, полученном с помощью VLT ESO , видны сложные оболочки из газа и пыли вокруг Бетельгейзе - крошечный красный кружок в середине - это размер фотосферы.

Первое заявление о пылевой оболочке, окружающей Бетельгейзе, было выдвинуто в 1977 году, когда было отмечено, что пылевые оболочки вокруг зрелых звезд часто испускают большое количество излучения, превышающее фотосферный вклад. Используя гетеродинную интерферометрию , был сделан вывод, что красный сверхгигант излучает большую часть своего избыточного излучения из положений за пределами 12 звездных радиусов или примерно на расстоянии от пояса Койпера от 50 до 60 а.е., что зависит от предполагаемого радиуса звезды. С тех пор были проведены исследования этой пылевой оболочки на разных длинах волн, которые дали совершенно разные результаты. Исследования 1990-х годов оценили внутренний радиус пылевой оболочки от 0,5 до1,0  угловой секунды , или от 100 до200 AU . Эти исследования показывают, что пыльная среда вокруг Бетельгейзе не статична. В 1994 году сообщалось, что в Бетельгейзе происходит спорадическое пылеобразование на протяжении десятилетий, за которым следовало бездействие. В 1997 году были отмечены значительные изменения в морфологии пылевой оболочки за один год, что позволяет предположить, что оболочка асимметрично освещена полем звездного излучения, на которое сильно влияет существование фотосферных горячих точек. Отчет 1984 года о гигантской асимметричной пылевой оболочке1 шт. (206 265 а.е. ) не было подтверждено недавними исследованиями, хотя в другом, опубликованном в том же году, говорится, что были обнаружены три пылевые оболочки, простирающиеся на четыре световых года с одной стороны от распадающейся звезды, что свидетельствует о том, что Бетельгейзе сбрасывает свои внешние слои при движении.

Хотя точный размер двух внешних оболочек CO остается неуловимым, предварительные оценки показывают, что длина одной оболочки составляет примерно от 1,5 до 4,0 угловых секунд, а другая - до 7,0 угловых секунд. Если предположить, что орбита ЮпитераРадиус звезды равен 5,5 а.е. , внутренняя оболочка будет простираться примерно на 50-150 звездных радиусов (от ~ 300 до800 а.е. ) с внешним до 250 звездных радиусов (~1,400 AU ). Гелиопауза Солнца оценивается примерно в 100 а.е., поэтому размер этой внешней оболочки почти в четырнадцать раз превышает размер Солнечной системы.

Сверхзвуковой носовой удар

Бетельгейзе сверхзвуковой движется через межзвездную среду со скоростью 30 км / с (т.е. ~6.3 AU / a ) создание толчка . Ударная волна создается не звездой, а ее мощным звездным ветром, поскольку она выбрасывает огромное количество газа в межзвездную среду со скоростью17 км / с , нагревая материал, окружающий звезду, делая ее видимой в инфракрасном свете. Поскольку Бетельгейзе такая яркая, только в 1997 году была впервые получена фотография ударной волны. Предполагается, что структура кометы имеет ширину не менее одного парсека, исходя из предположения, что расстояние до нее составляет 643 световых года.

Гидродинамическое моделирование головной ударной волны, проведенное в 2012 году, показывает, что он очень молодой - менее 30 000 лет, что предполагает две возможности: что Бетельгейзе только недавно переместилась в область межзвездной среды с другими свойствами, или что Бетельгейзе претерпела значительные преобразования, в результате чего измененный звездный ветер. В статье 2012 года было высказано предположение, что это явление было вызвано переходом Бетельгейзе от синего сверхгиганта (BSG) к красному сверхгиганту (RSG). Есть свидетельства того, что на поздней стадии эволюции такой звезды, как Бетельгейзе, такие звезды «могут претерпевать быстрые переходы от красного к синему и наоборот на диаграмме Герцшпрунга-Рассела с соответствующими быстрыми изменениями звездных ветров и ударных волн». Более того, если будущие исследования подтвердят эту гипотезу, может оказаться, что Бетельгейзе путешествовала около 200000 а.е. в качестве красного сверхгиганта, рассеявшего столько же3  M _☉ вдоль его траектории.

Фазы жизни

Бетельгейзе - красный сверхгигант, который произошел от звезды главной последовательности O-типа . Его ядро ​​в конечном итоге схлопнется, произведя взрыв сверхновой и оставив после себя компактный остаток . Детали зависят от точной начальной массы и других физических свойств этой звезды главной последовательности.

Основная последовательность

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела, идентифицирующая сверхгигантов, таких как Бетельгейзе, которые ушли с главной последовательности

Первоначальную массу Бетельгейзе можно оценить только путем тестирования различных моделей звездной эволюции на предмет соответствия ее текущим наблюдаемым свойствам. Неизвестность как моделей, так и текущих свойств означает, что существует значительная неопределенность в отношении первоначального внешнего вида Бетельгейзе, но ее масса обычно оценивается в диапазоне 10–25  M _☉ , а современные модели находят значения 15–20  M. _☉ . Можно разумно предположить, что его химический состав состоит из примерно 70% водорода, 28% гелия и 2,4% тяжелых элементов, что немного более богато металлами, чем Солнце, но в остальном схоже. Начальная скорость вращения более неопределенная, но модели с начальной скоростью вращения от низкой до умеренной дают наилучшее соответствие текущим свойствам Бетельгейзе. Эта версия главной последовательности Бетельгейзе была бы горячей светящейся звездой со спектральным классом, таким как O9V.

_Звезде 15  M _☉ потребуется от 11,5 до 15 миллионов лет, чтобы достичь стадии красного сверхгиганта, причем более быстро вращающимся звездам потребуется больше всего времени. Быстро вращающиеся 20  M _☉ звезды принять 9,3 миллиона лет , чтобы достичь красный сверхгигант стадии, в то время как 20  M _☉ звезды с медленным вращением взять только 8,1 миллиона лет. Это наилучшие оценки текущего возраста Бетельгейзе, поскольку время, прошедшее с момента ее нулевого возраста на стадии главной последовательности, оценивается в 8,0–8,5 миллионов лет для звезды 20  M _☉ без вращения.

После истощения активной зоны водородом

Изображение Ориона на Селестии, каким он может выглядеть с Земли, когда Бетельгейзе взрывается как сверхновая , которая может быть ярче, чем сверхновая, взорвавшаяся в 1006 году.

Время, проведенное Бетельгейзе в качестве красного сверхгиганта, можно оценить, сравнив темпы потери массы с наблюдаемым околозвездным веществом, а также содержание тяжелых элементов на поверхности. Оценки колеблются от 20 000 до 140 000 лет. Бетельгейзе, похоже, претерпевает короткие периоды значительной потери массы и является убегающей звездой, быстро движущейся в космосе, поэтому сравнение ее текущей потери массы с общей потерянной массой затруднительно. Поверхность Бетельгейзе показывает усиление азота, относительно низкие уровни углерода и высокую долю ¹³ C по сравнению с ¹² C , что указывает на звезду, которая испытала первую драгу . Однако первая драгировка происходит вскоре после того, как звезда достигает фазы красного сверхгиганта, и это означает только то, что Бетельгейзе была красным сверхгигантом по крайней мере несколько тысяч лет. Лучшее предсказание состоит в том, что Бетельгейзе уже провела около 40 000 лет как красный сверхгигант, покинув главную последовательность, возможно, миллион лет назад.

Текущая масса может быть оценена с помощью эволюционных моделей по начальной массе и ожидаемой потерянной на данный момент массе. Для Бетельгейзе, общая масса потерянного не по прогнозам, будет не больше , чем около одной  М _☉ , давая текущую массу 19.4-19.7  M _☉ , значительно выше , чем предполагалось , с помощью других средств , таких как пульсационных свойств или потемнения к краю моделей.

Все звезды более массивные , чем около 10  M _☉ , как ожидается , до конца своей жизни , когда их ядра разрушаются, как правило , производит взрыв сверхновой. Примерно до 15  M _☉ сверхновая типа II-P всегда рождается из стадии красных сверхгигантов. Более массивные звезды могут терять массу достаточно быстро, чтобы эволюционировать в сторону более высоких температур, прежде чем их ядра могут схлопнуться, особенно для вращающихся звезд и моделей с особенно высокими темпами потери массы. Эти звезды могут производить сверхновые типа II-L или типа IIb от желтых или голубых сверхгигантов или сверхновые типа Ib / c от звезд Вольфа-Райе. Модели вращающихся звезд 20  M _☉ предсказывают пекулярную сверхновую типа II, подобную SN 1987A, от голубого сверхгиганта- прародителя. С другой стороны, невращающиеся модели 20  M _☉ предсказывают сверхновую типа II-P от прародителя красного сверхгиганта.

Время до взрыва Бетельгейзе зависит от предсказанных начальных условий и от оценки времени, уже проведенного красным сверхгигантом. Полное время жизнь от начала красного сверхгиганта фазы коллапса ядра варьирует от примерно 300000 лет для вращающихся 25  M _☉ звезд, 550000 лет для вращающихся 20  М _☉ звезд, и до миллиона лет на невращающиеся 15  M _☉ звезда. Учитывая расчетное время, прошедшее с того момента, как Бетельгейзе стала красным сверхгигантом, оценки оставшегося срока его жизни варьируются от «наилучшего предположения» до менее 100 000 лет для невращающейся модели 20  M _☉ до гораздо большего времени для вращающихся моделей или звезд с меньшей массой. Предполагаемое место рождения Бетельгейзе в ассоциации Orion OB1 - это местонахождение нескольких предыдущих сверхновых. Считается, что убегающие звезды могут быть вызваны сверхновыми, и есть веские доказательства того, что OB-звезды μ Columbae , AE Aurigae и 53 Arietis возникли в результате таких взрывов в Ori OB1 2,2, 2,7 и 4,9 миллиона лет назад.

Типичная сверхновая типа II-P испускает 2 × 10 ⁴⁶  Дж из нейтрино и производит взрыв с кинетической энергией2 × 10 ⁴⁴  Дж . Как видно с Земли, Бетельгейзе как сверхновая типа IIP будет иметь максимальную видимую звездную величину где-то в диапазоне от -8 до -12. Это было бы легко увидеть при дневном свете с возможной яркостью до значительной части полной луны , хотя, вероятно, не превышающей ее. Этот тип сверхновой звезды будет оставаться примерно постоянной яркости в течение 2–3 месяцев, прежде чем быстро потускнеть. Видимый свет образуется в основном в результате радиоактивного распада кобальта и сохраняет свою яркость за счет увеличения прозрачности охлаждающего водорода, испускаемого сверхновой.

Из-за недоразумений, вызванных публикацией в 2009 году 15% -ного сжатия звезды, по-видимому, ее внешней атмосферы, Бетельгейзе часто становилась предметом пугающих историй и слухов, предполагающих, что она взорвется в течение года, что приводит к преувеличенным заявлениям о последствиях такого мероприятие. Время и распространенность этих слухов были связаны с более широкими заблуждениями в астрономии, особенно с предсказаниями конца света, относящимися к календарю майя . Бетельгейзе вряд ли вызовет гамма-всплеск и находится недостаточно близко, чтобы его рентгеновские лучи , ультрафиолетовое излучение или выброшенный материал оказали значительное влияние на Землю . После того, как Бетельгейзе потускнело в декабре 2019 года, в научных и основных средствах массовой информации появились сообщения, которые снова включали предположения о том, что звезда может стать сверхновой - даже несмотря на научные исследования, согласно которым сверхновая не ожидается в ближайшие 100000 лет. Некоторые источники сообщили о такой слабой величине, как +1,3, как о необычном и интересном явлении, например, в журналах Astronomy , National Geographic и Смитсоновском институте . Некоторые основные средства массовой информации, такие как The Washington Post , ABC News в Австралии и Popular Science , сообщали, что сверхновая возможна, но маловероятна, в то время как другие СМИ описывали сверхновую как реальную возможность. CNN , например, выбрал заголовок «Гигантская красная звезда ведет себя странно, и ученые думают, что она вот-вот взорвется», в то время как New York Post объявила Бетельгейзе «из-за взрывной сверхновой». Фил Плейт снова написал, чтобы исправить то, что он называет «Плохой астрономией», отметив, что недавнее поведение Бетельгейзе «[что] необычно ... не является беспрецедентным. Кроме того, оно, вероятно, не будет взрывоопасным в течение долгого-долгого времени. " Деннис Овербай из «Нью-Йорк Таймс», похоже, согласен написать: «Бетельгейзе вот-вот взорвется? Вероятно, нет, но астрономы весело думают об этом».

После возможной сверхновой останется небольшой плотный остаток - нейтронная звезда или черная дыра . У Бетельгейзе нет ядра, достаточно массивного для черной дыры, поэтому остаток, по прогнозам, будет нейтронной звездой примерно 1,5  M _☉ .

Этнологические атрибуты

Правописание и произношение

Бетельгейзе также пишется как Betelgeux, а по- немецки - Beteigeuze (по словам Боде ). Бетельжё и Бетельгейзе использовались до начала 20 века, когда написание Бетельгейзе стало универсальным. Консенсус относительно его произношения слабый и столь же разнообразен, как и его написание:

• / Б ɛ т əl dʒ ˙U г / BET -əl-jooz  -Оксфордский словарь английского языкаиКоролевское астрономическое общество Канады
• / Б я т əl dʒ ˙U г , - dʒ ɜː г / BEET -əl-jooz, -⁠jurz  -Оксфордский словарь английского языка
• / Б я т əl dʒ ˙U s / BEET -əl-Йос  - (канадский Оксфордский словарь,Вебстера Энциклопедический словарь)
• / Б ɛ т əl ɡ ɜːr г / беты-əl- GURZ  - (Март Эванс Мартин,Дружественная звезда)

В -urz произношение попытка придающего французских еи звук; они работают только с r- отбрасывающими акцентами.

Этимология

Иллюстрация Orion ( по горизонтали в обратном порядке ) в аль-Суфи «ы Книга неподвижных звезд . Бетельгейзе аннотируется как Яд аль-Джауза («Рука Ориона»), одно из предполагаемых этимологических источников его современного названия, а также как Манкиб аль-Джауза («Плечо Ориона»).

Бетельгейзе часто неправильно переводят как «центральная подмышка». В своей работе 1899 года « Звездные имена и их значения» американский натуралист Ричард Хинкли Аллен заявил, что происхождение произошло от ابط الجوزاء Ibṭ al-Jauzah , которое, как он утверждал, выродилось в несколько форм, включая Bed Elgueze , Beit Algueze , Bet El-gueze. , Beteigeuze и многое другое, к формам Бетельгейзе , Бетельгейзе , Betelgueze и Betelgeux . Звезда была названа Beldengeuze в Таблицах Альфонсов , а итальянский священник- иезуит и астроном Джованни Баттиста Риччоли назвал ее Бектельгейз или Бедальгейз .

Пол Куницш, профессор арабских исследований в Мюнхенском университете, опроверг вывод Аллена и вместо этого предположил, что полное название является искажением арабского يد الجوزاء Yad al-Jauzā, что означает «Рука аль-Джауза» , то есть Орион . Европейский неправильный перевод на средневековую латынь привел к тому, что первый символ y ( ﻴ , с двумя точками внизу) был неправильно прочитан как b ( ﺒ , с одной точкой внизу). В эпоху Возрождения имя звезды писалось как بيت الجوزاء Bait al-Jauzā ' («дом Ориона») или بط الجوزاء Baţ al-Jauzā' , что, как ошибочно считалось, означало «подмышка Ориона» (истинный перевод «подмышки» будет ابط , транслитерируемым как Ibţ ) . Это привело к современному рендерингу как Бетельгейзе . С тех пор другие авторы приняли объяснение Куницша.

Последняя часть имени, «-elgeuse», происходит от арабского الجوزاء al-Jauzā ' , исторического арабского названия созвездия Орион , женского имени в древних арабских легендах и неопределенного значения. Поскольку جوز J-WZ , то корень из Яузы «означает„средний“, аль-Яуза» примерно означает „центральный“. Современное арабское название Ориона - الجبار al-Jabbār («Великан»), хотя использование الجوزاء al-Jauzā ' в названии звезды продолжается. Английский переводчик 17-го века Эдмунд Чилмид дал ему название Ied Algeuze («Рука Ориона») от Christmannus . Другие записанные арабские имена включают Аль Яд аль Ямна («Правая рука»), Аль Дхира («Рука») и Аль Манкиб («Плечо»), все они добавлены к слову «великана», как منكب الجوزاء Mankib al Jauzā ' .

Звездная карта Дуньхуана , около 700 г. н.э., на которой изображена参 宿 四 Shēnxiùsì (Бетельгейзе), четвертая звезда созвездия Трех звезд.

Другие имена

Другие названия Бетельгейзе включали персидское Bašn «Рука» и коптское Klaria «Armlet». Баху было его санскритским названием, как часть индуистского понимания созвездия как бегущей антилопы или оленя. В традиционной китайской астрономии , то имя для Бетельгейзе参宿四( Shēnxiùsì , четвертая звезда созвездия Трех Звезд ) в качестве китайского созвездия 参宿первоначально относилась к трем звездам в поясе Ориона . В конечном итоге это созвездие расширилось до десяти звезд, но прежнее название прижилось. В Японии клан Тайра, или Хэйкэ, принял Бетельгейзе и ее красный цвет в качестве своего символа, назвав звезду Хэйке-боши (平 家 星), в то время как клан Минамото или Гэндзи выбрал Ригель и ее белый цвет. Две могущественные семьи вели легендарную войну в истории Японии, звезды смотрели друг на друга, и их разделял только Пояс.

В таитянских преданиях Бетельгейзе была одним из столпов, подпирающих небо, известных как Ана-вару , столп, возле которого можно сидеть. Его также называли Та'уруа-нуи-о-Мере «Великое празднество в родительских чаяниях». На гавайском языке это было Каулуа-коко, «яркая красная звезда». Жители Лакандона в Центральной Америке знали его как chäk tulix, «красная бабочка».

Писатель-астроном Роберт Бернхэм-младший предложил для звезды термин падпарадаша, который обозначает редкий оранжевый сапфир в Индии.

Мифология

С историей астрономии, тесно связанной с мифологией и астрологией до научной революции , красная звезда, как и планета Марс , получившая свое название от римского бога войны , на протяжении тысячелетий была тесно связана с военным архетипом завоеваний и, соответственно, , мотив смерти и возрождения. Другие культуры породили разные мифы. Стивен Р. Уилк предположил, что созвездие Ориона могло представлять греческую мифологическую фигуру Пелопса , для которого было изготовлено искусственное плечо из слоновой кости, с плечом Бетельгейзе, его цвет напоминал красновато-желтый блеск слоновой кости.

Аборигены из Великой пустыни Виктория в Южной Австралии включили Бетельгейзе в свои устные традиции как клуб Ниеруны (Орион), который наполняется магией огня и рассеивается перед возвращением. Это было интерпретировано как свидетельство того, что первые наблюдатели-аборигены знали об изменениях яркости Бетельгейзе. Народ Вардаман в северной Австралии знал звезду как Я-джунгин «Совиные глаза, мигающие», ее переменный свет означает периодическое наблюдение за церемониями, проводимыми лидером красных кенгуру Ригелем. В южноафриканской мифологии Бетельгейзе воспринималась как лев, бросающий хищный взор на трех зебр, представленных Поясом Ориона .

В Америке Бетельгейзе означает отрубленную конечность человека-фигуры (Ориона) - бразильские таулипанги знают созвездие как Зилилкаваи, героя, чья нога была отрезана его женой, а переменный свет Бетельгейзе связан с разделением конечность. Точно так же народ лакота в Северной Америке видит в нем вождя, которому отрубили руку.

Санскритское название Бетельгейзе - ārdrā «влажная», одноименное название лунного особняка Ардры в индуистской астрологии . Rigvedic Бог бури Рудра председательствовал на звезды; эта ассоциация была связана звездным энтузиастом 19 века Ричардом Хинкли Алленом с бурной природой Ориона. Созвездия в македонском фольклоре представляют собой сельскохозяйственные предметы и животных, отражая их деревенский образ жизни. Для них Бетельгейзе была Орахом «пахарь», наряду с остальной частью Ориона, изображавшей плуг с волами. Восстание Бетельгейзе около 3 часов ночи в конце лета и осенью означало, что сельским мужчинам пора идти в поля и пахать. Для инуитов появление Бетельгейзе и Беллатрисы высоко в южном небе после заката ознаменовало начало весны и удлинение дней в конце февраля и начале марта. Две звезды были известны как Akuttujuuk, «те (две), которые находятся далеко друг от друга», имея в виду расстояние между ними, в основном для людей с Северного Баффинова острова и полуострова Мелвилл.

Противоположные местоположения Ориона и Скорпиона с соответствующими им ярко-красными переменными звездами Бетельгейзе и Антаресом были отмечены древними культурами по всему миру. Закат Ориона и восход Скорпиона означают смерть Ориона скорпионом. В Китае они обозначают братьев и соперников Шэнь и Шан. Батак Суматры отметил свой Новый год с первым новолунием после потопления пояса Ориона ниже горизонта, в котором точка Бетельгейз оставался «как хвост петуха». Положение Бетельгейзе и Антареса на противоположных концах небесного неба считалось значительным, а их созвездия рассматривались как пара скорпионов. Скорпионские дни отмечены как ночи, когда можно увидеть оба созвездия.

В популярной культуре

Как одна из самых ярких и известных звезд, Бетельгейзе фигурировала во многих художественных произведениях. Необычное имя звезды вдохновило название фильма 1988 года « Битлджус» , в котором говорилось о его главном антагонисте, и сценарист Майкл МакДауэлл был впечатлен тем, сколько людей установили связь. В популярной научно - фантастической серии Автостопом по Галактике по Дуглас Адамс , Форд был из «маленькой планеты где - то в окрестностях Бетельгейзе.»

В честь звезды были названы два американских военно-морских корабля, оба они были кораблями времен Второй мировой войны, военный корабль США  Бетельгейзе  (AKA-11), спущенный на воду в 1939 году, и американский военный корабль США  Бетельгейзе  (AK-260), спущенный на воду в 1944 году. В 1979 году французский супертанкер по имени Бетельгейзе был спущен на воду. пришвартовался у острова Уидди, где произошел выброс нефти, когда он взорвался, в результате чего погибло 50 человек в результате одной из самых страшных катастроф в истории Ирландии.

Dave Matthews Band песня « Black и Синяя птица » ссылка звезда. Размытие песня «Far Out» из своего альбома 1994 Parklife упоминает Бетельгейз в своих текстах.

Филип Ларкин поэма «Северный корабль», найденный в коллекции того же названия , ссылки звезда в разделе под названием «Выше 80 ° N», который гласит:

"'У женщины десять когтей' /

Пел пьяный боцман; / Дальше, чем Бетельгейзе, / Ярче, чем Орион, / Или планеты Венера и Марс, / Звездное пламя над океаном; / 'У женщины десять когтей' /

Пел пьяный боцман ».

Гумберт Вульф написал стихотворение о Бетельгейзе, которое положил на музыку Густав Хольст .

Таблица оценок углового диаметра

В этой таблице представлен неполный список угловых измерений, проведенных с 1920 года. Также включен столбец с текущим диапазоном радиусов для каждого исследования, основанный на последней оценке расстояния Бетельгейзе (Харпер и др. )197 ± 45 шт .

Смотрите также

• Список звезд в Орионе

Сноски

использованная литература

внешние ссылки

• Получение изображений поверхности Бетельгейзе с помощью интерферометрических изображений COAST и WHT, полученных на разных длинах волн.
• Рядом, Mid и длинноволновой части инфракрасной области архивации 29 апреля 2020 в Вайбак Machine Infrared Processing и аналитический центр (ИФАВ) веб - страницы показаны фотографии на различных длинах волн.
• Изображения Астрономической картинки дня (APOD) :

1. Марс и Орион над долиной монументов Небесный пейзаж, показывающий относительную яркость Бетельгейзе и Ригель.
2. Орион: с головы до ног Захватывающий вид на комплекс молекулярных облаков Ориона от Рохелио Бернала Андрео.
3. Пятнистая поверхность Бетельгейзе Реконструированное изображение, показывающее две горячие точки, возможно, конвективные ячейки.
4. Имитация сверхгигантской звезды "Звезда в коробке" Фрейтага, иллюстрирующая природу "гранул чудовищ" Бетельгейзе.
5. Почему мерцают звезды Изображение Бетельгейзе, показывающее эффект мерцания атмосферы в телескоп.

• Красный сверхгигант. Фильм. Численное моделирование красного сверхгиганта, такого как Бетельгейзе.