BETELGEUSE: KJENNETEGN, FORMASJON, STRUKTUR OG SAMMENSETNING - ARTE - 2026

Betelgeuse er alfastjernen i stjernebildet Orion, og det er derfor den også kalles alpha Orionis. Det er en stjerne av den røde supergiant typen, det største volumstjernene, men ikke nødvendigvis den mest massive.

Til tross for at hun er alfastjernen i Orion, er Betelgeuse ved første øyekast ikke den lyseste i stjernebildet, siden Rigel -beta Orionis- er den som skiller seg mest ut. I det infrarøde og nær røde spekteret er Betelgeuse imidlertid det lyseste, et faktum som er direkte relatert til overflatetemperaturen.

Figur 1. Constellation Orion og fire av dens viktigste stjerner, inkludert Betelgeuse. Kilde: Pixabay.

Denne stjernen ble sikkert observert fra eldgamle tider av de første menneskene, på grunn av sin store lysstyrke. I rekkefølgen av lysstyrke er det vanligvis den tiende lyseste på nattehimmelen, og som vi har sagt, den andre i lysstyrken i stjernebildet Orion.

Kinesiske astronomer på 1000-tallet beskrev Betelgeuse som en gul stjerne. Men andre observatører som Ptolemaios omtalte det som oransje eller rødlig. Mye senere, i løpet av 1800-tallet, observerte John Herschel at lysstyrken er variabel.

Det som skjer er at alle stjerner utvikler seg, det er grunnen til at fargen deres endrer seg over tid, ettersom den driver ut gass og støv fra de mest overfladiske lagene. Dette endrer også lysstyrken.

Generelle egenskaper

Betelgeuse er det karakteristiske eksemplet på en rød supergiant stjerne, som er karakterisert ved å ha en spektral type K eller M og lysstyrke type I.

De er stjerner med lav temperatur; Når det gjelder Betelgeuse, beregnes det at det er rundt 3000 K. Temperatur og farge er relatert, for eksempel er et stykke varmt jern rødglødende, men hvis temperaturen øker blir den hvit.

Til tross for at han bare var 8 millioner år gammel, har Betelgeuse utviklet seg raskt ut av hovedsekvensen, fordi kjernefysisk drivstoff har gått tom og svulmet opp til dagens dimensjoner.

Disse gigantiske stjernene har også en variabel lysstyrke. De siste årene har lysstyrken blitt redusert, noe som har bekymret det vitenskapelige samfunnet, selv om det nylig har kommet seg.

Her er hovedkarakteristikkene:

- Avstand : Mellom 500 til 780 lysår.

- Masse : Mellom 17 og 25 solmasser.

- Radius : Mellom 890 og 960 solradier.

- Lysstyrke : Mellom 90.000 og 150.000 sollysstyrke.

- Evolusjonstilstand : rød supergiant.

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

- Alder : Mellom 8 og 10 millioner år.

- Radialhastighet : +21,0 km / s

Betelgeuse tilhører spektralklassen M, noe som betyr at temperaturen i fotosfæren er relativt lav. Det er klassifisert som type M1-2 Ia-ab.

I Yerkes-diagrammet for spektralklassifisering betyr suffikset Ia-ab at det er en supergiant av mellomlyshet. Det lysende spekteret til Betelgeuse brukes som referanse for klassifisering av andre stjerner.

Diameteren til Betelgeuse er estimert til å være mellom 860 og 910 millioner kilometer, og det var den første stjernen hvis diameter ble målt ved interferometri. Denne diameteren kan sammenlignes med Jupiters bane, men den er ikke den største av de røde supergigantene.

Til tross for sin store størrelse, er den bare 10-20 ganger mer massiv enn vår sol. Men massen er stor nok til at den stellare evolusjonen er rask, siden levetiden til en stjerne er den inverse av det kvadrat av dens masse.

Dannelse og evolusjon

Betelgeuse, som alle stjerner, begynte som en enorm sky av hydrogengass, helium og kosmisk støv med andre kjemiske elementer, som gradvis kondenserte rundt et sentralt punkt og økte dens massetetthet.

Det er bevis på at dette er tilfelle ved å danne stjerneklynger, vanligvis lokalisert i tåker sammensatt av kald, sparsom interstellar materie.

Figur 2. IC396-tåke med mange stjerner i dannelsesstadiet. Bildet ble tatt i infrarødt, siden det synlige spekteret blir absorbert av tåken. Kilde: NASA / Spitzer.

Danning av en stjerne, dens liv og død, er en evig kamp mellom:

• Gravitasjonsattraksjon, som har en tendens til å kondensere all materie på et tidspunkt og
• Den individuelle kinetiske energien til hver partikkel, som sammen utøver det presset som er nødvendig for å unnslippe og ekspandere fra tiltrekningspunktet.

Når den opprinnelige skyen krymper mot sentrum, dannes det en protostar som begynner å avgi stråling.

Gravitasjonsattraksjonen får atomkjernene til å skaffe seg kinetisk energi, men når de stoppes i det tetteste sentrum av protostaren, avgir de elektromagnetisk stråling og begynner dermed å skinne.

Når punktet er nådd der hydrogenkjernene er så tett pakket og tilegner seg nok kinetisk energi til å overvinne elektrostatisk frastøtning, begynner den sterke attraktive kraften å virke. Da skjer fusjonen av kjernene.

I kjernefusjon av hydrogenkjerner dannes helium- og nøytronkjerner, med enorme mengder kinetisk energi og elektromagnetisk stråling. Dette skyldes tap av masse i atomreaksjonen.

Dette er mekanismen som motvirker gravitasjonskompresjonen av en stjerne, gjennom kinetisk trykk og strålingstrykk. Så lenge stjernen er i denne likevekten, sies den å være i hovedsekvensen.

Den røde kjempescenen

Prosessen som er beskrevet over varer ikke evig, i det minste for veldig massive stjerner, ettersom hydrogen blir omdannet til helium, blir drivstoff tømt.

På denne måten synker trykket som motvirker gravitasjonskollapsen, og derfor blir kjernen til stjernen komprimert, samtidig som det ytre laget ekspanderer og en del av partiklene, de mest energiske, slipper ut i rommet og danner en støvsky rundt stjernen.

Når dette skjer er røde kjempestatus nådd, og dette er tilfelle Betelgeuse.

Figur 3. Betelgeuse, en rød supergiant på størrelse med 800 soler til 130 parsecs i stjernebildet Orion, viser sin stjerneskive. (Kilde: HST).

I stjernevolusjonen definerer stjernenes masse livstid og dødstid.

En supergiant som Betelgeuse har en kort levetid, og passerer gjennom hovedsekvensen veldig raskt, mens de mindre massive røde dvergene skinner beskjedent i millioner av år.

Betelgeuse er beregnet å være 10 millioner år gammel og anses å være i sluttfase av dens evolusjonssyklus. Det antas at om 100 000 år eller så vil livssyklusen ende med en stor supernovaeksplosjon.

Struktur og sammensetning

Betelgeuse har en tett kjerne omgitt av en mantel og en atmosfære, som er 4,5 ganger diameteren til jordens bane. Men i 2011 ble det oppdaget at stjernen er omgitt av en enorm tåke med materiale som stammer fra seg selv.

Nebelen som omgir Betelgeuse strekker seg 60 milliarder kilometer fra overflaten til stjernen, dette er 400 ganger jordens omkretsradius.

I sine siste stadier utvider de røde kjempene materiale til det omkringliggende rommet, en enorm mengde på relativt kort tid. Betelgeuse anslås å kaste tilsvarer solmassen på bare 10.000 år. Dette er bare et øyeblikk i fantastisk tid.

Nedenfor er et bilde av stjernen og dens tåke, oppnådd med VLT-teleskopet som ligger på Cerro Paranal, Antofagasta, Chile av ESO (European Organization for Astronomical Research på den sørlige halvkule).

I figuren er den sentrale røde sirkelen riktig stjernen Betelgeuse, med en diameter på fire og en halv ganger Jordens bane. Da tilsvarer den svarte disken et veldig lyst område som ble maskert for å tillate oss å se tåken som omgir stjernen, som som sagt er strekker seg opptil 400 ganger jordens orbitalradius.

Dette bildet ble tatt i det infrarøde området og farget slik at de forskjellige regionene kan være synlige. Blått tilsvarer de korteste bølgelengdene og rødt til de lengste.

Figur 4. Den lille røde sirkelen i midten er stjernen Betelgeuse, den svarte sirkelen er maskeringen av et ekstremt lyst område. Rundt den sorte sirkelen kan du se tåken sammensatt av materialet som er kastet ut av stjernen. (Kilde: ESO-VLT)

Elementene som finnes i Betelgeuse

Som alle stjerner består Betelgeuse hovedsakelig av hydrogen og helium. Siden det er en stjerne i de endelige fasene, begynner den imidlertid å syntetisere andre tyngre elementer fra det periodiske systemet.

Observasjoner av tåken som omgir Betelgeuse, består av materiale kastet av stjernen, indikerer tilstedeværelsen av silikastøv og aluminiumoksyd. Dette materialet er det som utgjør de fleste av de steinete planetene, som Jorden.

Dette forteller oss at millioner av stjerner som ligner på Betelgeuse eksisterte i fortiden, og ga materialet som utgjorde de klippe planetene i solsystemet vårt, inkludert Jorden.

Betelgeuse demping

I nyere tid er Betelgeuse nyheter i den internasjonale pressen, siden i begynnelsen av oktober 2019 begynte lyset å dempes betydelig, på bare noen få måneder.

For eksempel reduserte lysstyrken for januar 2020 med en faktor 2,5. Innen 22. februar 2020 sluttet den imidlertid å dimme og begynte å gjenvinne lysstyrken.

Dette refererer til det synlige spekteret, men i det infrarøde spekteret har lysstyrken holdt seg ganske stabil de siste 50 årene, noe som får astronomer til å tro at det ikke er en lysvariasjon som den som oppstår i stadiene som fører frem til en supernovaeksplosjon.

Tvert imot handler det om absorpsjon og spredning av det synlige båndet i det elektromagnetiske spekteret, på grunn av støvskyen som stjernen selv har utvist.

Denne støvskyen er gjennomsiktig til infrarød, men ikke for det synlige spekteret. Angivelig beveger skyen av tykt støv rundt stjernen seg raskt fra den, så skulderen til Orion, den mytologiske jegeren, vil sikkert forbli på himmelen mye lenger.

referanser

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