Gyanús fénygyengeség Orion vállában Szupernovánk van a kozmikus szomszédságban
A leghíresebb téli csillagkép megváltozott. Ez egy kozmikus megesemény előhírnöke lehet. Mi történne akkor?
Ha a következő hónapokban alkonyat után felnéz az égre, tanúja lehet egy látványos látványnak: a "Betelgeuse" csillag robbanásának az Orion csillagképben. A Betelgeuse jelenleg kissé őrülten játszik, ami a vége jele lehet.
A tudósok szerte a világon el vannak ragadtatva. "Ez szenzáció lenne, és nekem személy szerint egy gyermekkori álom valóra válna" - mondja Dieter Breitschwerdt, a Berlini TU Csillagászati és Asztrofizikai Központjának igazgatója.
Az elmúlt 1000 év során az emberek csak kétszer tudták megfigyelni egy ilyen csillag halálát szabad szemmel - 1572-ben és 1604-ben. De mivel az akkori égi megfigyelők a rendelkezésükre álló eszközökkel nem láthatták a két felrobbanó csillagot, értelmezték azt a fényes csillagot "Nova Stella" néven világít, vagyis új csillagként. Éppen ezért a csillag robbanásszerű halálát ma is szupernóvának nevezik.
Amit látunk, az nagyon régen volt
A Supernova kutatóinak nehéz dolguk van. Breitschwerdt szerint a megfigyeléssel kezdődik: „Eddig nem volt megfigyelhető szupernóva prekurzor csillag röviddel a robbanása előtt.” Néhány csillag másodpercenként felrobban az űrben. Ezeknek a csillagkatasztrófáknak azonban szinte mindegyike távoli galaxisokban fordul elő. Ezért csak utólag fedezik fel őket, és fényességük ellenére legjobb esetben is teleszkópokkal. A Betelgeuse-vel azonban hamarosan csillagot üthet a saját Tejútrendszerünkben, amely a kozmikus normák szerint közvetlenül a küszöbünkön is ragyog. "Csak" körülbelül 640 fényévnyire van tőlünk.
Még a „hamarosan” szót is kozmikusan kategorizálni kell: Ez megtörténhet ma - vagy százezer év múlva. És ha a Betelgeuse szupernóvája valóban világít ma az éjszakai égbolton, akkor ez 640 évvel ezelőtt történt volna meg. A csillagrobbanás híre a késő középkor óta utazott volna az űrben, hogy ma eljusson hozzánk.
Az asztrofizikusok már régóta felveszik a Betelgeuse-t a csillaghalálos fogvatartottak listájára. Közeledő végének egyik legvilágosabb jele a vöröses színe, amely már szabad szemmel is látható. Abból leolvasható külső gázrétegeinek hőmérséklete, amelyek ezt a vöröses fényt bocsátják ki. Csak körülbelül 3500 fok van. Ez sokkal hűvösebb, mint például a nap felszíne, amelynek sárgásfehér fénye csaknem 6000 fokos hőmérsékletet mutat.
Milliárd nap mennyisége
Viszonylag hűvös és ezért sötét felülete ellenére a Betelgeuse-t az ég egyik legfényesebb csillagaként látjuk. A földre érkező fénybőségéből és távolságából kiszámítható, hogy a napnál mintegy 100 000-szer több fényt bocsát ki. Ez a nagy fényesség a hűvös felület ellenére csak egy következtetést enged meg: a Betelgeuse nagyon nagy. Az égbolt fénypontja valójában egy óriási csillaggömb, amelynek tömege 20-szor nagyobb, mint a napé - de lényegesen kisebb sűrűségű: napunk körülbelül egymilliószor találna helyet benne. A Betelgeuse tehát valószínűleg a Tejút egyik legnagyobb csillaga, kiváló példa egy olyan típusra, amelyet a csillagászok „vörös szuperóriásokként” emlegetnek.
Mint minden csillag, úgy a Betelgeuse-t is felmelegíti az a sugárzás, amely akkor szabadul fel, amikor az atommagok összeolvadnak sűrű, forró központjában. És mint minden csillagban, a Betelgeuse-ben kezdetben csak a hidrogénatomok olvadtak össze a hélium atommagjaival.
Egy hatalmas csillagban azonban ez a fúziós reaktor teljes sebességgel működik, és sok hidrogént fogyaszt. Annak ellenére, hogy a Betelgeuse 10 millió éve nem világít, energiáját már legalább egy további forrásból meríti: a hélium atommagjai már régen összeolvadtak benne. Így szén és oxigén keletkezik.
A hélium-fúzió meggyulladása Betelgeuse forró hasában növelte a benne lévő sugárzási nyomást. Ez pedig a külső gázrétegeit a vörös szuperóriásba fújta, amelyet ma látunk. Jelenlegi rövid leírása: forró mag, hűvös, rendkívül terjedelmes héj, amely ennek ellenére sok fényt sugároz.
Energiaválság, amikor a magok már nem olvadnak össze
Ennek a magas szintű sugárzásnak az energiapótlásaként a Betelgeuse az életkor előrehaladtával új atommag-fúziókat fog meggyújtani, amelyekben egyre nagyobb atommagok épülnek fel: nátrium, neon, magnézium, oxigén stb. Senki sem tudja azonban, hogy ezeknek a fúziós folyamatoknak melyikéhez érkezett már Betelgeuse van - vagy 640 évvel ezelőtt érkezett meg.
De ha már ott elkezdődött az úgynevezett „szilíciumégetés”, a vége már nincs messze. A vas szilíciumból áll elő komplex nukleáris reakciók során. A vas azonban már nem egy üzemanyag egy csillag fúziós reaktorában. Amint Betelgeuse elkezd tölteni vasat, csillagerőművének energiatermelése leáll. Ez csökkenti a központi gáz- és sugárzási nyomást is, amelynek aztán nincs semmi ellensúlyoznia a csillag héjának súlyát. És akkor minden nagyon gyorsan megy. A külső gáztömegek befelé kezdenek esni.
Ott eltalálják a vas sűrű magját, visszadobják őket, és ismét kifelé versenyeznek. Az összeomló és visszadobott gáztömegek káosza a csillag gravitációs összeomlását erősen felmelegedett csillaganyagok robbanássá változtatja. Hetekig az egymástól eltérő forró gáztömegek annyi fényt bocsátanak ki, ahány normál csillag milliárdja együttvéve. A föld égén Betelgeuse szupernóvája hetekig csillogó, ragyogó „csillagként” tekinthető, amely teliholdként világítja meg az éjszakákat.
Neutroncsillag vagy fekete lyuk
Az egykori csillag belső sűrű magja azonban túléli a robbanást, és a saját gravitációja tovább szorítja és sűríti. Végső állapota a megmaradt tömegtől függ. Ha kevesebb, mint körülbelül két naptömeg, összeomlása az atommagok és az elektronok összeolvadásával végződik neutronokká. Az így létrejövő „neutroncsillag” csak tíz-húsz kilométer lesz.
Anyaga olyan szorosan lesz csomagolva, hogy még egy halmozott teáskanálnyi is annyi tömeget tartalmazna, mint a Kheopsz Nagy Piramisban. Ha azonban a Betelgeuse összeomló egykori központjának kettőnél több naptömegnek kell lennie, összeomlása nem fog elképzelhetetlenül sűrű neutroncsillaggal végződni. Ebben az esetben nem lehet visszatartani a fekete lyukba történő további összeomlásától.
De még nincs olyan messze. A Betelgeuse még mindig él és ragyog. Edward Guinan csillagásznak a pennsylvaniai Villanova Egyetem (USA) 2019. december 8-i "Astronomer's Telegram" -jában megjelent kis üzenete hamarosan kiderülhet a várt gyászjelentéséből. A csillag öregembert világméretű médiasztárrá változtatta: a Betelgeuse jelentősen sötétebb lett. Amint a spektruma mérései azt mutatják, felületi hőmérséklete is több mint 150 fokkal esett.
Sötét hírnök?
Az ég tapasztalatlan megfigyelői is első pillantásra meglátják: az Orion csillagkép már nem úgy néz ki, mint a memóriájában. Egészen a közelmúltig Betelgeuse, a mi bal vállcsillag a mi szempontunkból, a hetedik legfényesebb csillag volt az égen. De most még a legjobb húsz között sem ragyog. Kérdésünkre Edward Guinan azt mondta, hogy a Betelgeuse fénygyengesége nemcsak fennáll, hanem fényereje még tovább csökkent. De hogy a fényerő csökkenése a szupernóváját hirdeti, az nem biztos.
A csillagászok többsége még abban sem ért egyet, például Breitschwerdt: "Úgy gondolom, hogy a fényesség csökkenésének legmegbízhatóbb magyarázata az energiatermelés instabilitása, ami meglehetősen gyakori a szuperóriásoknál." Ennek eredményeként a Betelgeuse pulzál, és ezáltal időszakosan megváltoztatja a fényerejét. Edward Guinan szintén hajlamos erre az értelmezésre, de egy másik lehetséges magyarázatra is rámutat: "Talán az instabil csillag kidobott egy nagyobb gázfelhőt, amely lehűlt, és most ideiglenesen gyengíti a csillagfényt."
Valójában a csillagászok régóta megfigyelik a Betelgeuse fényerejének többé-kevésbé szabályos ingadozását. De soha nem volt olyan sötét, mint most. Mindenesetre Guinan azt is elmondja, hogy jelenleg "gyakran néz az égre, hogy megbizonyosodjon arról, hogy egy sokkal fényesebb csillag nem ragyog-e a helyén".
A szupernóva, mint az élet (eredeti) eredete
Halál lenne, de szülészet is. Mivel Guinan szerint a szupernóvák nagy jelentőséggel bírnak a kozmosz és története szempontjából: "Új csillagok és új bolygók születnek abból a gázból, amely a szupernóva során az űrbe kerül."
Minden szupernóva robbanásfelhője magában foglalja azoknak az anyagoknak a kémiai gazdagságát, amelyeket a csillag korábban összeolvasztott forró hasában atomfúziói során. Ezenkívül a többi hiányzó atommag legnagyobb része, amelyet a csillag nem tudott megépíteni, de amely ma szintén az elemek periódusos rendszerébe tartozik, egy szupernóva robbanásának hevében keletkezik. Csak egy számtalan ilyen csillaghalál következtében vált unalmas hidrogénuniverzum fokozatosan kémiai paradicsommá a 13,7 milliárd éves története során. Csak benne jöhet létre az élet - legalább egyszer itt a földön, talán másutt is.
többet a témáról
Csillagászat Az űrben felfedezett távoli csillag
Ha a következő hetekben, hónapokban vagy években valamikor valóban megtapasztaljuk a Betelgeuse szupernóvát, akkor nem csak csodálkoznunk kell az égi látványon. Arra is emlékeznünk kell, hogy mi is csillagporok vagyunk, és hogy az agyunkban lévő csillagok sokasága tudomásul vette, honnan származik.