BETELGEUSE: EGENSKABER, DANNELSE, STRUKTUR OG SAMMENSÆTNING - ARTE - 2025

Betelgeuse er alfastjernen i stjernebilledet Orion, hvorfor det også kaldes alpha Orionis. Det er en stjerne af den røde supergiant type, den største volumen stjerner, men ikke nødvendigvis den mest massive.

På trods af at han er Alfas stjerne, er Betelgeuse ved første øjekast ikke den lyseste i stjernebilledet, da Rigel -beta Orionis- er den, der skiller sig mest ud. I det infrarøde og nær røde spektrum er Betelgeuse imidlertid den lyseste, en kendsgerning, der er direkte relateret til dens overfladetemperatur.

Figur 1. Konstellation Orion og fire af dens vigtigste stjerner, inklusive Betelgeuse. Kilde: Pixabay.

Denne stjerne blev helt sikkert observeret fra oldtiden af ​​de første mennesker på grund af dens store lysstyrke. Af lysstyrke er det som regel den tiende lyseste på nattehimlen, og som vi har sagt, den anden i lysstyrke i stjernebilledet Orion.

Kinesiske astronomer i det 1. århundrede beskrev Betelgeuse som en gul stjerne. Men andre observatører som Ptolemeus omtalte det som orange eller rødlig. Meget senere, i det 19. århundrede, observerede John Herschel, at dens lysstyrke er varierende.

Hvad der sker er, at alle stjerner udvikler sig, det er derfor, deres farve ændrer sig over tid, da den udviser gas og støv fra de mest overfladiske lag. Dette ændrer også dens lysstyrke.

Generelle karakteristika

Betelgeuse er det karakteristiske eksempel på en rød supergiant stjerne, der er kendetegnet ved at have en spektral type K eller M og lysstyrke type I.

De er stjerner med lav temperatur; I tilfælde af Betelgeuse beregnes det, at det er omkring 3000 K. Temperatur og farve er relateret, for eksempel er et stykke varmt jern rødglødende, men hvis temperaturen stiger bliver det hvidt.

På trods af at han kun var 8 millioner år gammel, har Betelgeuse hurtigt udviklet sig fra hovedsekvensen, fordi dens nukleare brændstof er blevet udtømt og kvældet til dets nuværende dimensioner.

Disse gigantiske stjerner har også en variabel lysstyrke. I de senere år er dens lysstyrke formindsket, hvilket har bekymret det videnskabelige samfund, skønt det for nylig er kommet sig.

Her er dens vigtigste egenskaber:

- Afstand: Mellem 500 til 780 lysår.

- Masse: Mellem 17 til 25 solmasser.

- Radius: Mellem 890 og 960 solradiier.

- Lysstyrke: Mellem 90.000 og 150.000 sollys.

- Udviklingsstat: rød supergiant.

- Tilsyneladende størrelse: +0,5 (synlig) -3,0 (infrarødt J-bånd) -4,05 (infrarødt K-bånd).

- Alder: Mellem 8 og 10 millioner år.

- Radial hastighed: +21.0 km / s

Betelgeuse hører til den spektrale klasse M, hvilket betyder, at temperaturen i dens fotosfære er relativt lav. Det er klassificeret som type M1-2 Ia-ab.

I Yerkes-diagrammet over spektral klassifikation betyder efterfaldet Ia-ab, at det er en supergiant af mellemlyslys. Det lysende spektrum af Betelgeuse bruges som reference til klassificering af andre stjerner.

Betelgeuses diameter vurderes at være mellem 860 og 910 millioner kilometer, og det var den første stjerne, hvis diameter blev målt ved interferometri. Denne diameter kan sammenlignes med Jupiters bane, men den er ikke den største af de røde supergiganter.

På trods af sin store størrelse er den kun 10 til 20 gange mere massiv end vores sol. Men dens masse er stor nok til, at dens stellære udvikling er hurtig, da en stjers levetid er det inverse af kvadrat af dens masse.

Dannelse og evolution

Betelgeuse, som alle stjerner, begyndte som en enorm sky af brintgas, helium og kosmisk støv med andre kemiske elementer, der kondenserede omkring et centralt punkt og øgede dens massetæthed.

Der er bevis for, at dette er tilfældet ved dannelse af stjernehlynger, som normalt er placeret i tåge sammensat af koldt, sparsomt interstellært stof.

Figur 2. IC396-tåge med adskillige stjerner i dannelsestrinnet. Billedet blev taget i infrarød, da det synlige spektrum absorberes af tågen. Kilde: NASA / Spitzer.

Dannelsen af ​​en stjerne, dens liv og død er en evig kamp mellem:

• Tyngdekraftsattraktionen, der har tendens til at kondensere al materie på et tidspunkt og
• Hver enkelt partikles individuelle kinetiske energi, der tilsammen udøver det nødvendige tryk for at undslippe og ekspandere fra tiltrækningspunktet.

Når den originale sky krymper mod midten, dannes en protostar, der begynder at udsende stråling.

Tyngdekraftsattraktionen får atomkernerne til at erhverve kinetisk energi, men når de stoppes i det tætteste centrum af protostaren, udsender de elektromagnetisk stråling og begynder således at skinne.

Når punktet nås, hvor brintkernerne er så tæt pakket og erhverver nok kinetisk energi til at overvinde elektrostatisk frastødelse, begynder den stærke attraktive kraft at virke. Derefter sker fusionen af ​​kernerne.

I den nukleare fusion af brintkerner dannes helium- og neutronkerner med enorme mængder kinetisk energi og elektromagnetisk stråling. Dette skyldes massetab i den nukleare reaktion.

Dette er den mekanisme, der modvirker gravitationskomprimeringen af ​​en stjerne gennem kinetisk tryk og strålingstryk. Så længe stjernen er i denne ligevægt, siges den at være i hovedsekvensen.

Den røde kæmpescen

Den ovenfor beskrevne proces varer ikke evigt, i det mindste for meget massive stjerner, da brændstoffet, når brint omdannes til helium, udtømmes.

På denne måde falder trykket, der modvirker gravitationskollapset, og derfor komprimerer stjernens kerne på samme tid som det ydre lag ekspanderer, og en del af partiklerne, de mest energiske, slipper ud i rummet og danner en støvsky omkring stjernen.

Når dette sker, er den røde kæmpes tilstand nået, og det er tilfældet med Betelgeuse.

Figur 3. Betelgeuse, en rød supergiant på størrelse med 800 solskin ved 130 parsec i stjernebilledet Orion, viser dens stjerneskive. (Kilde: HST).

I stjernernes evolution definerer stjernens masse tidspunktet for liv og død.

En supergiant som Betelgeuse har en kort levetid, der passerer gennem hovedsekvensen meget hurtigt, mens de mindre massive røde dværge skinner beskedent i millioner af år.

Betelgeuse vurderes at være 10 millioner år gammel og anses for at være i de sidste faser af dens evolutionære cyklus. Det menes, at om 100.000 år eller deromkring ender dens livscyklus med en stor supernovaeksplosion.

Struktur og sammensætning

Betelgeuse har en tæt kerne omgivet af en mantel og en atmosfære, som er 4,5 gange diameteren på Jordens bane. Men i 2011 blev det opdaget, at stjernen er omgivet af en enorm tåge materiale, der stammer fra sig selv.

Nebelen, der omgiver Betelgeuse, strækker sig 60 milliarder kilometer fra stjernens overflade, dette er 400 gange Jordens orbitalradius.

I deres sidste stadier uddriver de røde giganter materiale i det omgivende rum, en enorm mængde på relativt kort tid. Betelgeuse skønnes at kaste ækvivalenten med Solens masse på kun 10.000 år. Dette er kun et øjeblik i fremragende tid.

Nedenfor er et billede af stjernen og dens tåge, opnået med VLT-teleskopet placeret ved Cerro Paranal, Antofagasta, Chile af ESO (Den Europæiske Organisation for Astronomisk Forskning på den sydlige halvkugle).

I figuren er den centrale røde cirkel korrekt stjernen Betelgeuse med en diameter på fire og en halv gang Jordens bane. Derefter svarer den sorte disk til et meget lyst område, der blev maskeret for at give os mulighed for at se den tåge, der omgiver stjernen, som som sagt er strækker sig op til 400 gange Jordens orbitalradius.

Dette billede blev taget i det infrarøde område og farvet, så de forskellige regioner kan være synlige. Blå svarer til de korteste bølgelængder og rød til den længste.

Figur 4. Den lille røde cirkel i midten er stjernen Betelgeuse, den sorte cirkel er maskeringen af ​​et ekstremt lyst område. Rundt den sorte cirkel kan du se tågen sammensat af det materiale, der er skubbet ud af stjernen. (Kilde: ESO-VLT)

Elementerne til stede i Betelgeuse

Som alle stjerner er Betelgeuse hovedsageligt sammensat af brint og helium. Da det imidlertid er en stjerne i dets endelige faser, begynder det indeni at syntetisere andre tungere elementer fra det periodiske system.

Observationer af tågen omkring Betelgeuse, der består af materiale, der er kastet af stjernen, viser tilstedeværelsen af ​​silicastøv og aluminiumoxid. Dette materiale er det, der udgør det meste af klippeplaneterne, ligesom Jorden.

Dette fortæller os, at der eksisterede millioner af stjerner svarende til Betelgeuse i fortiden, hvilket leverede det materiale, der udgjorde klippeplaneterne i vores solsystem, inklusive Jorden.

Betelgeuse dæmpning

I nyere tid er Betelgeuse nyheder i den internationale presse, da i begyndelsen af ​​oktober 2019 begyndte lyset at dæmpes markant på kun få måneder.

For eksempel faldt dens lysstyrke med en faktor på 2,5 til januar 2020. Senest den 22. februar 2020 stoppede det med at dæmpe og begyndte at genvinde sin lysstyrke.

Dette henviser til det synlige spektrum, men i det infrarøde spektrum er dens lysstyrke forblevet ret stabil i de sidste 50 år, hvilket får astronomer til at tro, at det ikke er en lysvariation som den, der forekommer i stadierne op til en supernovaeksplosion.

Tværtimod handler det om absorption og spredning af det synlige bånd i det elektromagnetiske spektrum på grund af støvskyen, som stjernen selv har udvist.

Denne støvsky er gennemsigtig for infrarød, men ikke for det synlige spektrum. Tilsyneladende bevæges skyen af ​​tykt støv, der omgiver stjernen, hurtigt væk fra den, så Orions skulder, den mytologiske jæger, vil helt sikkert forblive i himlen i meget længere tid.

Referencer

1. Astronoo. Betelgeuse. Gendannes fra: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the New Millenium. Tredje udgave. Thomson-Brooks / Cole.
3. Seeds, M. 2011. Foundations of Astronomy. Syvende udgave. Cengage Learning.
4. Åbn vindue. Mass-lysstyrke forhold. Gendannes fra: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Gendannet fra: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Orion OB1 stjerneforening. Gendannet fra: es.wikipedia.com