Gwiazdy w każdej z kultur pełnią dość istotną rolę. Jedną z bardziej niezwykłych gwiazd w kulturze ludzkiej jest Betelgeza.
Każda kultura na świecie postrzega gwiazdy jako mające ważną rolę w życiu ludzi. U rdzennych mieszkańców obu Ameryk były przewodnikami i narzędziami do nawigacji, ale Indianie wierzyli też, że ułożenie gwiazd w momencie narodzin człowieka może wpływać na jego charakter i przeznaczenie.
W Biblii gwiazdy często traktowane są jako znaki od Boga, a samo ich istnienie sprawia, że człowiek podziwia geniusz Boga (Księga Rodzaju 1,14). Jak pisał Jan Kochanowski „Tyś Pan wszytkiego świata, Tyś niebo zbudował i złotemi gwiazdami ślicznieś uhaftował”.
Betelgeza – co to za gwiazda?
Na nocnym niebie, czy to na wsi, czy w mieście, majestatyczny czerwony nadolbrzym jest doskonale widoczny zimą na polskim niebie.
Betelgeza (ang. Betelgeuse) to niezwykły obiekt. Znajduje się w gwiazdozbiorze Oriona, w prawym jego ramieniu.
Konstelacja Oriona to klasyczny widok na zimowym niebie, dominuje na nim ze swoim pasem, mieczem i maczugą. Betelgeza to chłodny supergigant, który jest około 800 razy większy od Słońca. Zyskała sławę jako pierwsza gwiazda, której atmosfera została niedawno bezpośrednio sfotografowana. Zazwyczaj jest dziesiątą najjaśniejszą gwiazdą na niebie i drugą, po Rigel, najjaśniejszą w swoim gwiazdozbiorze.
Betelgeza była opisywana już przez antycznych astronomów.
Skąd pochodzi nazwa Betelgeza?
Nazwa tej gwiazdy tradycyjnie brzmi Betelgeza i wywodzi się z arabskiego Yad al-Jauzā i oznacza „ramię olbrzyma” (w tym przypadku Oriona). Tę nazwę można znaleźć w wielu dziełach starożytnych, w tym w książce perskiego astronoma Abd Al-Rahmana Al Sufiego, który urodził się w 903 roku po Chrystusie. W XIII wieku z powodu błędnego odczytania początkowego Yad i wymawiania jej jako ba-, a nie ja-, doprowadziło do powstania europejskiej nazwy Betelgeza.
W europejskich dziełach nazywana była jako Alfa Orionis.
Jak wygląda Betelgeza?
Ta gwiazda konstelacji Oriona jest doskonale widoczna i nawet gołym okiem można dostrzec jej niezwykły czerwony kolor. Kontrast między nią a jej sąsiadką Rigel jest uderzający. Można powiedzieć, że druga z nich (znajdująca się u dołu konstelacji) mieni się jak diament na niebiesko i biało. Natomiast Betelgeza na niebie błyszczy na żółto i pomarańczowo. W XIX wieku, przed powstaniem współczesnych systemów klasyfikowania gwiazd, Angelo Secchi zaklasyfikował tę gwiazdę jako jedną z gwiazd klasy III, czyli gwiazdę od pomarańczowej do czerwonej.
Starożytni chińscy astronomowie opisali Betelgezę jako żółtą. Skąd taka różnica? Taka obserwacja wskazuje na to, że gwiazda znajdowała się w tamtym czasie w fazie żółtego supergiganta (czyli gwiazdy, która wyewoluowała i rozszerzała się, stając się tym samym bardziej świecąca).
Aborygeni w Australii Południowej od co najmniej tysiąca lat przekazują sobie opowieści o zmiennej jasności Betelgezy.
Zmienna jasność gwiazdy
Zmienność mocy światła, jakie wydziela Betelgeza, została zaobserwowana przez naukowców po raz pierwszy w 1836 roku przez sir Johna Herschela. Zauważył, że w latach 1836-1840 jej widoczność na niebie znacznie osłabła. W 1949 roku jasność gwiazdy znów zaczęła wzrastać, aż w grudniu 1852 roku Herschel uznał ją za najjaśniejszą gwiazdę na półkuli północnej. Betelgeza jest nie tylko jedną z największych, ale też jedną z najjaśniejszych gwiazd w swojej klasie. Jasność gwiazdy może być porównana do światła Słońca – podczas swojego maksimum jej blask wynosi tyle, co około 14000 Słońc, z kolei w swoim minimum wynosi 7600 Słońc.
Warto zaznaczyć, że Betelgeza emituje promieniowanie elektromagnetyczne, które składa się ze światła widzialnego jedynie w 13%.
Co ciekawe, gwiazda ta jest otoczona przez pył, który ona sama wyrzuca z siebie. Otoczka ta rozciąga się na ponad bilion kilometrów od gwiazdy, przez co światło, które wydobywa się z gwiazdy, potrzebuje około dwóch miesięcy, żeby wydostać się z powłoki Betelgezy.
Masa Betelgezy
Alfa Orionis jest bardzo dużą, ale chłodną gwiazdą, która jest klasyfikowana jako czerwony supergigant. Ponieważ Betelgeza nie ma znanych towarzyszy orbitalnych, jej masa nie może być obliczona poprzez porównanie jej do innej gwiazdy.
Do określenia jej masy użyto więc modelowania teoretycznego. Obliczenia te dały szeroki wynik w wysokości 9,5-21 mas słońca. Badacze doszli do wniosku, że Alfa Orionis rozpoczęła swoje życie jako gwiazda o masie 15-20 mas słońca. Sposób modelowania teoretycznego to jedna z metod, którą można obliczyć wagę gwiazdy.
Szacunkową masę Alfa Orionis można też wyliczyć na podstawie jej pozycji na diagramie kolor-magnitudo (CMD). Kolor Betelgezy prawdopodobnie zmienił się z żółtego (lub pomarańczowego) na czerwony w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat. Ta zmiana sugeruje, że gwiazda ma masę 14 mas słońca.
Betelgeza – odległość od Ziemi i Słońca
Ta jedna z najjaśniejszych gwiazd jest ogólnie uważana za pojedynczą, odizolowaną gwiazdę, niepowiązaną z żadną gromadą lub regionem gwiazdotwórczym. Miejsce jej narodzin jest niejasne.
Jest widoczna w Polsce szczególnie zimą, latem znika, bo wschodzi w środku dnia.
Łatwo można ją dostrzec, nawet astronomiczny laik będzie w stanie ją wskazać, w czym pomaga jej czerwony kolor oraz jasność i położenie w Orionie.
Alfa Orionis jest gwiazdą zmienną, co oznacza, że jej jasność, którą możemy obserwować, zmienia się okresowo w czasie. Z tego względu, ponieważ jej lokalizacja mierzona jest za pomocą satelity i obliczeń, okazało się, że dotychczasowe pomiary odnośnie do odległości od Ziemi są trudniejsze do oszacowania. Określenie jej lokalizacji nie jest tak łatwe jak dla gwiazdy stałej.
Betelgeza a Słońce
W takim razie jak daleko jest Betelgeza? Ogólnie przyjmuje się, że gwiazda znajduje się w odległości około 548 lat świetlnych od Słońca. Jej promień sięga rozmiarów orbity Marsa.
Czy Betelgeza wybuchnie?
W grudniu 2019 roku ten czerwony nadolbrzym przygasł do poziomu najniższego w ostatnim całym wieku. Astronomowie na całym świecie uważnie obserwowali Betelgezę podczas tego dramatycznego wydarzenia. Niektórzy uważali, że jej niespodziewany spadek jasności może być spowodowany ochłodzeniem się powierzchni lub wyrzucaniem przez gwiazdę w naszą stronę dużych ilości pyłu (w którym nota bene naukowcy zaobserwowali między innymi wodę, krzem i tlenek aluminium).
To niezwykłe i niespodziewane zjawisko spowodowało, że wielu ludzi zaczęło się zastanawiać, czy Betelgeza eksploduje. Jednak spekulacje co do supernowej pojawiały się już wcześniej – w „Astrophysical Journal” opublikowano wiele lat temu dane, według których gwiazda ta kurczy się już od jakiegoś czasu.
Niestety astrofizyka nie jest dostatecznie zaawansowana, by określić moment wybuchu gwiazdy dokładniej niż około 100 tysięcy lat. Według świata nauki ten czerwony olbrzym powinien stać się supernową, gdy osiągnie wiek 9 milionów lat (z punktu widzenia nauki o stworzeniu można to uznać za jedynie pozorny wiek gwiazdy). Edward Guinan z Uniwersytetu Villanova jest zdania, że w tym momencie ma ona 8-9 milionów lat.
Wybuch Betelgezy – czy będzie widoczny na Ziemi?
Gwiazda z gwiazdozbioru Oriona jest widoczna na Ziemi dość wyraźnie. Nie posiada już zapasów wodoru w jądrze, który został zsyntetyzowany w hel. Obecnie gwiazd spala właśnie hel, tworząc węgiel. Kiedy hel całkowicie zniknie z jądra Alfa Orionis i zacznie spalać węgiel w cięższe pierwiastki, śmierć gwiazdy będzie już tylko kwestią czasu.
Przez większość życia gwiazda taka jak Betelgeza (ale również Słońce) wykorzystuje proces, który nazywany jest fuzją jądrową, aby przekształcać wodór w hel (to właśnie jest źródłem jasności). Gdy jednak wodór w jądrze gwiazdy wyczerpie się, rozpocznie się szybsze, za sprawą grawitacji, przemienianie helu w węgiel i dalej, już pod sam koniec życia gwiazdy, w kolejne cięższe pierwiastki.
Po serii przemian i reakcji chemicznych, które będą zachodziły na jej powierzchni i w jej jądrze, gwiazda w końcu zapadnie się w sobie. W przypadku nadolbrzyma, jakim jest Betelgeza, gdy wreszcie w jądrze pojawi się żelazo, nastąpi koniec gwiazdy, a wraz z jej końcem będziemy mogli obserwować na niebie niesamowite przedstawienie, czyli supernowę. Dlatego też naukowcy cieszą się, że Betelgeza być może znajduje się już blisko swojego przeznaczenia.
Kiedy nastąpi eksplozja (supernowa), niebo zmieni swój wygląd i dojdzie do niezwykłego spektaklu. Prawdopodobnie jasność gwiazdy wzrośnie i będzie stawała się coraz jaśniejsza, aż w końcu jej światło będzie silniejsze niż Księżyc w pełni. Możliwe, że będzie widoczne także w dzień. Taki stan będzie trwał przez miesiące, by potem zniknąć i zostawić puste miejsce w ramieniu Oriona.
Czy Betelgeza nam zagraża?
Z wybuchem superolbrzyma wiąże się jednak pewna obawa. Przecież to eksplozja!
Astronomowie twierdzą jednak, że nie ma powodów do obaw. Jeśli gwiazda ta wybuchnie, będzie to doskonale widoczne z powierzchni Ziemi, jednak nadolbrzym znajduje się na tyle daleko od naszej planety, że jej śmierć nie wyrządzi nam żadnej krzywdy.
Warto też pamiętać, że światło tej gwiazdy potrzebuje kilkuset (około 550) lat, by dotrzeć na Ziemię. Oznacza to, że jeśli będziemy teraz obserwować eksplozję gwiazdy, to będzie to oznaczało, że supernowa miała już miejsce niecałe sześćset lat temu.
Źródła
- J. Kochanowski, Pieśń, https://wolnelektury.pl/katalog/lektura/fragmenta-piesn-czego-chcesz-od-nas-panie.html (dostęp: 28.08.2024).
- S. Helck, Fireworks from Outer Space, A Gift from Betelgeuse: Understanding the Life of an Iconic Star From Astronomers’ Recent Observations, [w:] The Synapse: Intercollegiate science magazine, 2021, vol.28/1.
- A. Odrzywołek, Kiedy eksploduje Betelgeza? (Betelgeuse), „Foton”, nr 107, 15-19, zima 2009.
- Betelgeuse, https://en.wikipedia.org/wiki/Betelgeuse (dostęp: 28.08.2024).
© Źródło zdjęcia głównego: Wikimedia Commons. Autor: ESO/Digitized Sky Survey 2. Licencja: CC BY 4.0.
