18/1/20

Περί Betelgeuse

Τελευταία ανανέωση: 17.02.2020.


Φωτογραφία: Ο αστερισμός του Ωρίωνα στο ορατό και το υπέρυθρο, όπου είναι ευδιάκριτα και τα νεφελώματα που τον συναποτελούν. Πάνω αριστερά, ο Betelgeuse. (Photography and Licensing: https://doudoulakis.blogspot.com/)

Πολλά έχουν γραφτεί τελευταία για τον αστέρα Betelgeuse, εκείνο το πορτοκαλοκόκκινο λαμπρό άστρο πάνω αριστερά στον Ωρίωνα, τον πιο γνωστό και εύκολα αναγνωρίσιμο αστερισμό του χειμερινού ουρανού. Όχι άδικα καθώς το συγκεκριμένο άστρο διανύει τα τελευταία στάδια της αστρικής ζωής του και αναμένεται να μετατραπεί σε υπερκαινοφανή (supernova) «σύντομα». Το «σύντομα» σε αστρονομικά πλαίσια σημαίνει, για την συγκεκριμένη περίπτωση, εντός των επομένων λίγων δεκάδων χιλιάδων ετών. Αυτό δεν αποκλείει την περίπτωση να εκραγεί εντός των επομένων δεκαετιών, ωστόσο αυτή έχει μικρή πιθανότητα.

Ο Betelgeuse έχει μάζα πάνω από 10 φορές μεγαλύτερη αυτής του ήλιου μας, ενώ η ακτίνα του είναι 1000 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του άστρου μας. Η επιφανειακή θερμοκρασία του ωστόσο, είναι περίπου 2000 βαθμούς χαμηλότερη από αυτήν του ήλιου.

Ακόμη όμως και αν γινόταν υπερκαινοφανής (τύπου ΙΙ συγκεκριμένα) αύριο, γιατί υπάρχει τόσο ενδιαφέρον για αυτόν; Καταρχάς, για τους αστροφυσικούς θα ήταν μια εξαιρετική ευκαιρία να παρατηρήσουν την εξέλιξη ενός τέτοιου συμβάντος για πρώτη φορά στην σύγχρονη ιστορία από τόσο κοντά και τόσο αναλυτικά, καθώς βρίσκεται στην αστρική «γειτονιά» μας (εντός του Γαλαξία μας και σε απόσταση περίπου 600 ετών φωτός από εμάς), αλλά ταυτόχρονα είμαστε και σε ασφαλή απόσταση.

Πέραν αυτού, θα αποτελούσε ένα ιδιαίτερα εντυπωσιακό θέαμα στον ουρανό καθώς αναμένεται να έχει φαινόμενο μέγεθος παρόμοιο με αυτό μιας πανσελήνου (φανταστείτε τον νυχτερινό ουρανό με 2 «φεγγάρια»), ενώ θα ήταν ορατό και την ημέρα (περίπου όπως φαίνεται και το φεγγάρι). Το συμβάν θα κυριαρχεί στον νυχτερινό, τουλάχιστον, ουρανό για εβδομάδες, ενώ ο Ωρίωνας δεν θα είναι πια ο ίδιος μετά από αυτό.

Στο τμήμα Φυσικής του Παν/μιου της Santa Barbara στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ, κατασκεύασαν ένα πρακτικό διάγραμμα όπου γίνεται σύγκριση της φωτεινότητας του υπερκαινοφανούς («φαινόμενο μέγεθος» στο ακόλουθο διάγραμμα, με τα αρνητικότερα μεγέθη να δηλώνουν μεγαλύτερη φωτεινότητα), σε σχέση με την πανσέληνο, την Αφροδίτη και τα αμυδρότερα αντικείμενα που μπορούμε να δούμε σε καθαρό σκοτεινό ουρανό με γυμνό μάτι και με κιάλια. Όπως παρατηρείτε, η φωτεινότητά του, εφόσον εκραγεί, θα είναι συγκρίσιμη με εκείνη του φεγγαριού και θα διατηρηθεί σε υψηλά επίπεδα για αρκετό καιρό, τόσο ώστε να τον απολαύσουμε όλοι, ανεξαρτήτως της ημερομηνίας που θα συμβεί η έκρηξη. Το σχετικά μεγάλο εύρος της καμπύλης που αντιπροσωπεύει την φωτεινότητα της έκρηξης, υποδηλώνει την σχετική αβεβαιότητα που υπάρχει.

Πηγή αρχικού διαγράμματος: https://twitter.com/d_a_howell

Το έναυσμα για αυτό το ιδιαίτερα αυξημένο ενδιαφέρον τις τελευταίες εβδομάδες, έδωσε μια αισθητή (ακόμη και με γυμνό μάτι) μείωση στην φωτεινότητά του (αύξηση στο φαινόμενο μέγεθός του), που βρέθηκε στην χαμηλότερη τιμή που έχει καταγραφεί ως σήμερα. Ο αστέρας αυτός, είναι αναμενόμενο να παρουσιάζει αυτές τις μεταβολές στην φωτεινότητά του, όπως φαίνεται και στο γράφημα. Ωστόσο, επειδή δεν έχουμε καταγράψει με λεπτομέρεια ένα τέτοιο συμβάν στο παρελθόν, δεν γνωρίζουμε επακριβώς πως συμπεριφέρονται αυτά τα άστρα «λίγο» πριν εκραγούν.

Γράφημα: AAVSO (American Association of Variable Star Observers) -- https://www.aavso.org/

Πάντως οι μεταβολές αυτές έχουν διάφορες περιόδους ή «κύκλους» αν προτιμάτε, των 180 ημερών, των 425 ημερών και των 6 ετών (κάτι ανάλογο με τον 11ετή κύκλο του ήλιου μας) και φαίνεται πως η συγκεκριμένη πτώση των τελευταίων εβδομάδων συμπίπτει με τα ελάχιστα δυο κύκλων ταυτόχρονα (εκείνου των 425 ημερών και εκείνου των 6 ετών), κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα ένα βαθύτερο (σε σχέση με τα προηγούμενα) ελάχιστο σαν και αυτό που παρατηρούμε τώρα, κάτι που ενισχύει την άποψη ότι αυτή η εξασθένηση είναι πιθανότατα τμήμα του φυσιολογικού κύκλου του αστέρα παρά ένδειξη ότι θα εκραγεί τις επόμενες εβδομάδες ή εντός ενός έτους.

Ένα άλλο ενδεχόμενο που εξετάζεται για αυτήν την πτώση στην φωτεινότητά του, είναι και η πρόσκαιρα αυξημένη συγκέντρωση αδιαφανούς υλικού (π.χ. σκόνης) γύρω από τον αστέρα, λόγω κάποιων διαδικασιών αποβολής μάζας από τον ίδιο, κάτι που δεν είναι ασυνήθιστο για αυτόν. Στην ακόλουθη υπέρυθρη εικόνα, φαίνεται η σκόνη που περικυκλώνει τον αστέρα (ο οποίος βρίσκεται για σύγκριση στο κέντρο της φωτογραφίας), όπως ήταν τον Δεκέμβριο του 2019.

Credits: ESO / P. Kervella / M. Montargès et al.

Στις ακόλουθες συγκριτικές φωτογραφίες του Betelgeuse από τον Ιανουάριο του 2019 ως και τον Δεκέμβριο του 2019, εκτός από μείωση της φωτεινότητάς του, βλέπουμε και μια φαινομενική αλλαγή στο σχήμα του. Αυτή είναι αναμενόμενη για έναν αστέρα σαν και αυτόν, με το μέγεθος που έχει και τον ρυθμό που καταναλώνει τα πυρηνικά του «καύσιμα». Τα εξωτερικά του στρώματα, όντας πιο απομακρυσμένα και λιγότερο «συνδεδεμένα» με την θερμοπυρηνική σύντηξη στο εσωτερικό του αστέρα, σε συνδυασμό με την μικρότερη βαρυτική έλξη στην οποία υπόκεινται, μεταβάλλουν το σχήμα τους με μεγαλύτερη ευκολία (σε σχέση με την εικόνα που έχουμε για τον ήλιο μας, ο οποίος ακολουθεί βεβαίως πολύ διαφορετικές, πιο αργές και «ήρεμες» διαδικασίες, έχοντας πολύ μικρότερη μάζα και ακτίνα) και εκτινάσσουν και πολύ υλικό διαρκώς (βλέπε και παραπάνω υπέρυθρη φωτογραφία). Μια άλλη υπόθεση για αυτή την ανομοιογενή συσκότιση, είναι η ύπαρξη τεράστιων κηλίδων (πολύ μεγαλύτερων από αυτές που έχουμε συνηθίσει στον ήλιο μας).

Credits: ESO / M. Montargès et al.

Τέλος, μία πολύ πιο σαφής «προειδοποίηση» για ενδεχόμενη έκρηξη και μάλιστα εντός ωρών, θα ήταν ο «βομβαρδισμός» της Γης από νετρίνα, τα οποία θα ανιχνεύονταν στους διάφορους ανιχνευτές που υπάρχουν στον πλανήτη μας (π.χ. https://snews.bnl.gov/). Αυτά, σε μια τέτοια περίπτωση υπερκαινοφανούς, προέρχονται από το γεγονός ότι μόλις τερματιστεί η παραγωγή ενέργειας στον πυρήνα του αστέρα, τότε τα υπερκείμενα στρώματα του αστέρα καταρρέουν λόγω βαρύτητας με αποτέλεσμα στην ύλη, τα άτομα να εξαναγκάζονται σε σύντηξη των ηλεκτρονίων τους με τα πρωτόνια του πυρήνα τους οδηγώντας σε παραγωγή νετρονίων και νετρίνων. Τα τελευταία είναι τα πρώτα που διαφεύγουν από αυτήν την κατάρρευση και λίγο πριν συμβεί η έκρηξη, για αυτό είναι και τα πρώτα που θα ανιχνεύσουμε, σε μια τέτοια περίπτωση, εδώ στην Γη.

Η δραματική πτώση της φωτεινότητας του Betelgeuse, σε σχέση με τις καταγραφές των τελευταίων 10 ετών. Γράφημα: Edward Guinan / Πηγή: Sky and Telescope

--------------------------------------------------------


Δεν υπάρχουν σχόλια: