Мы знаем Бетельгейзе не собирается взорваться в ближайшее время, но если это когда-нибудь произойдет, астрономы говорят, что теперь у них есть способ предупредить нас за несколько недель.
Недавнее исследование предполагает, что красные сверхгиганты, такие как Бетельгейзе, претерпевают отчетливые изменения в последние месяцы своей жизни, и это может дать астрономам возможность увидеть сверхновую в действии, а не просто наблюдать за последствиями. Астрофизики опубликовали свою работу в недавней статье в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
Что нового – Если красный сверхгигант — крупная звезда примерно в 10–40 раз массивнее нашего Солнца — резко тускнеет и становится более насыщенно-красным, по словам астрофизика из Ливерпульского университета Джона Мурса, вероятно, неизбежна вспышка сверхновой. Бенджамин Дэвис и его коллеги. Они смоделировали процесс, который вызывает предсмертное затемнение, основываясь на наблюдениях за десятками жертв. красные сверхгиганты сверхновые в ближайших галактиках. И их результаты показывают, что за несколько недель или месяцев непосредственно перед вспышкой сверхновой видимый свет звезды должен стать примерно в 100 раз тусклее.
Затемнение и покраснение происходят из-за того, что звезда окутывает себя плотным газовым коконом (в основном водородом вместе с другими элементами) в последние месяцы своего существования. Звезда выбрасывает газ со своей поверхности — по крайней мере, согласно еще не проверенной идее — в серии небольших взрывов, когда звезда сжигает остатки своего ядерного топлива. Думайте об этом как о звездной версии предупредительного грохота непосредственно перед извержением вулкана здесь, на Земле.
В последний год или два своей жизни звезда сжигает неон, затем кислород, а затем кремний в своем ядре. Когда он сжигает свой запас одного элемента, ядро сжимается — своего рода частичный коллапс, который останавливается, когда воспламеняется следующий элемент.
«Когда эти горящие переходы на поздних стадиях оживают, они посылают через звезду ударные волны, похожие на мини-взрывы сверхновых», — говорит Дэвис. Обратный. «Они не взрывают звезду, но поднимают материал с поверхности».
Основываясь на наблюдениях и моделях Дэвиса и его коллег, в момент окончательного коллапса ядра красная звезда-сверхгигант окружена газовым коконом «на порядки более плотным», чем слабое облако, окружающее Бетельгейзе в настоящее время. Представьте себе облако газа массой около одной десятой массы нашего Солнца, окружающее тусклую красную звезду примерно в миллионе километров от ее поверхности; другими словами, это толстый слой газа примерно на 5 процентов плотнее нашего Солнца.
Вот фон — Когда звезда взрывается, астрономы могут изучать ее остатки — расширяющееся облако горячего газа и радиации — в поисках подсказок о том, какой была звезда и ее непосредственное окружение непосредственно перед последним катаклизмом.
«Само излучение сверхновой может дать нам подсказки о том, как выглядела звезда в момент коллапса ядра», — писали Дэвис и его коллеги. И они заметили, что то, как ярче и тускнел свет после десятков красных сверхгигантов сверхновых, предполагало, что обреченные звезды были окружены плотным облаком вещества в свои последние минуты.
Телескопы, которым удалось мельком увидеть остатки сверхновых в течение первого или двух дней после взрыва, увидели слабые линии излучения, испускаемые этим облаком материала, когда через него проходила взрывная волна. Однако на самом деле никто никогда не видел красного сверхгиганта в таком состоянии, несмотря на десятки изображений, которые были получены за годы до их огненной катастрофической гибели. Это, в свою очередь, предполагало, что изменение должно произойти не за годы, а за считанные месяцы или даже недели до конца жизни звезды.
Поэтому Дэвис и его коллеги запрограммировали несколько компьютерных симуляций различных способов накопления облака вещества вокруг звезды. Один из них включал гораздо более медленный процесс, когда необычно сильный звездный ветер поднимал материал с поверхности звезды в течение примерно столетия. Другая включала гораздо более быстрый и драматичный процесс, описанный Дэвисом. Обратный. Исследователи сравнили модели, чтобы увидеть, какая из них произвела сверхновую, которая больше всего напоминала реальные примеры, которые они изучали.
Оказалось, что внезапное затемнение в значительной степени должно произойти в течение последних нескольких месяцев или даже недель жизни звезды, когда она пробивает себе путь через свои последние стадии, выбрасывая материал в космос в процессе.
Почему это важно — Эти знания астрономы могут использовать.
Даже самые горячие, яркие и быстроживущие звезды горят миллионы лет, но когда умирает массивная звезда, она умирает в одно мгновение. Астрономы часто замечают сверкающие остатки сверхновой в течение нескольких дней, поскольку трудно пропустить что-то достаточно яркое, чтобы затмить всю галактику. Но настоящий момент взрыва — явление мгновенное, и вы его пропустите.
«Чтобы получить эти очень ранние данные, вам в основном нужно направить свои самые большие и лучшие телескопы на что-то, что хоть немного вздрагивает — если вы подождете, чтобы узнать, действительно ли это сверхновая, то уже слишком поздно! Итак, есть много неудач», — говорит Дэвис.
Однако если астрономы смогут прочитать предупредительные признаки надвигающейся сверхновой, они будут знать, за какими звездами следует наблюдать, и они смогут поймать звездный катаклизм в действии.
«В разработке находятся несколько новых миссий (например, обсерватория Веры Рубин), которые планируют исследовать большие части неба каждые несколько дней или около того», — говорит Дэвис. «Если бы мы увидели, как красный сверхгигант начинает «окружать канализацию», у нас было бы достаточно предварительного уведомления, чтобы установить на него другие телескопы, чтобы наблюдать, что происходит по мере накопления этого материала».
Что дальше – Между тем, хотя Бетельгейзе вела себя странно в течение последних нескольких лет, она вряд ли станет сверхновой в ближайшее время.
«Бетельгейзе, несмотря на недавнее потускнение, не выбрасывает материал в масштабе, который мы наблюдаем для звезд в последний год их жизни», — говорит Дэвис. «Кроме того, мы уже давно знаем, что красные сверхгиганты, которые взорвутся в ближайшие ~10 лет, краснее среднего красного сверхгиганта, которым не является Бетельгейзе. Так что я думаю, что мы в безопасности!»
Как это будет выглядеть, если Бетельгейзе вот-вот взорвется?
«Он может немного «вспыхнуть», когда материал выбрасывается, но в следующие несколько месяцев он станет в 100 раз слабее, поскольку этот материал быстро остывает и покрывает звезду», — говорит Дэвис.
