BETELGEUSE: CARACTERISTICI, FORMARE, STRUCTURĂ ȘI COMPOZIȚIE - ARTE - 2025

Betelgeuse este steaua alfa a constelației Orion, motiv pentru care se mai numește și alfa Orionis. Este o stea de tip supergiant roșu, cel mai mare volum de stele, dar nu neapărat cel mai masiv.

În ciuda faptului că este stea alfa a lui Orion, Betelgeuse la prima vedere nu este cea mai strălucitoare din constelație, întrucât Rigel - beta Orionis - este cel care iese în evidență cel mai mult. Cu toate acestea, în spectrul infraroșu și aproape roșu, Betelgeuse este cel mai strălucitor, fapt care este direct legat de temperatura suprafeței sale.

Figura 1. Constelația Orion și patru dintre stelele sale principale, inclusiv Betelgeuse. Sursa: Pixabay.

Această stea a fost observată cu siguranță din cele mai vechi timpuri de către primii oameni, datorită luminozității sale mari. În ordinea luminozității, este de obicei cel de-al zecelea cel mai strălucitor pe cerul nopții și, așa cum am spus, al doilea în luminozitate în constelația Orion.

Astronomii chinezi din secolul I au descris Betelgeuse drept o stea galbenă. Însă alți observatori precum Ptolemeu l-au referit ca portocaliu sau roșiatic. Mult mai târziu, în timpul secolului 19, John Herschel a observat că luminozitatea sa este variabilă.

Ceea ce se întâmplă este că toate stelele evoluează, de aceea culoarea lor se schimbă în timp, deoarece expulza gazul și praful din straturile cele mai superficiale. Acest lucru modifică și luminozitatea.

Caracteristici generale

Betelgeuse este exemplul caracteristic de o stea supergiantă roșie, care se caracterizează prin faptul că are un tip spectral K sau M și o luminozitate de tip I.

Sunt stele cu temperatură scăzută; În cazul Betelgeuse, se calculează că este în jur de 3000 K. Temperatura și culoarea sunt legate, de exemplu, o bucată de fier fierbinte este roșie fierbinte, dar dacă temperatura crește, devine alb.

Deși are doar 8 milioane de ani, Betelgeuse a evoluat rapid din secvența principală, deoarece combustibilul său nuclear s-a epuizat și s-a umflat până la dimensiunile sale actuale.

Aceste stele uriașe au, de asemenea, o luminozitate variabilă. În ultimii ani luminozitatea sa s-a diminuat, ceea ce a îngrijorat comunitatea științifică, deși recent și-a revenit.

Iată principalele sale caracteristici:

- Distanța : între 500 până la 780 de ani-lumină.

- Masă : între 17 și 25 de mase solare.

- Raza : între 890 și 960 de raze solare.

- Luminozitate : între 90.000 și 150.000 luminozitate solară.

- Starea de evoluție : supergiant roșu.

- Mărimea aparentă : +0,5 (vizibil) -3,0 (banda infraroșu J) -4,05 (banda infraroșu K).

- Vârsta : între 8 și 10 milioane de ani.

- Viteza radială : +21,0 km / s

Betelgeuse aparține clasei spectrale M, ceea ce înseamnă că temperatura fotosferei sale este relativ scăzută. Este clasificat ca tip M1-2 Ia-ab.

În diagrama clasificării spectrale a lui Yerkes, sufixul Ia-ab înseamnă că este un supergiant al luminozității intermediare. Spectrul luminos al Betelgeuse este utilizat ca referință pentru clasificarea altor stele.

Diametrul Betelgeuse este estimat a fi cuprins între 860 și 910 milioane de kilometri și a fost prima stea al cărei diametru a fost măsurat prin interferometrie. Acest diametru este comparabil cu cel al orbitei lui Jupiter, însă nu este cel mai mare dintre supergiganții roșii.

În ciuda dimensiunilor sale mari, este de doar 10-20 de ori mai masiv decât Soarele nostru. Dar masa sa este suficient de mare pentru ca evoluția sa stelară să fie rapidă, deoarece viața unei stele este inversă pătrat din masa sa.

Formarea și evoluția

Betelgeuse, ca toate stelele, a început ca un nor imens de hidrogen gaz, heliu și praf cosmic cu alte elemente chimice, care s-au condensat în jurul unui punct central și i-au crescut densitatea de masă.

Există dovezi că acesta este cazul în formarea grupurilor de stele, situate în general în nebuloase compuse din materii interstelare reci și rare.

Figura 2. Nebuloasa IC396 cu numeroase stele în stadiul de formare. Imaginea a fost realizată în infraroșu, deoarece spectrul vizibil este absorbit de nebuloasă. Sursa: NASA / Spitzer.

Formarea unei stele, viața și moartea ei, este o luptă eternă între:

• Atracția gravitațională, care tinde să condenseze toată materia la un moment dat și
• Energia cinetică individuală a fiecărei particule, care exercită împreună presiunea necesară pentru a scăpa și a se extinde din punctul de atracție.

Pe măsură ce norul original se micșorează spre centru, se formează un protostar care începe să emită radiații.

Atracția gravitațională determină nucleele atomice să dobândească energie cinetică, dar atunci când sunt opriți în centrul cel mai dens al protostarului, ele emit radiații electromagnetice și astfel încep să strălucească.

Când se ajunge la punctul în care nucleele de hidrogen sunt atât de strânse ambalate și dobândesc suficientă energie cinetică pentru a depăși repulsia electrostatică, forța atractivă puternică începe să acționeze. Apoi se produce fuziunea nucleelor.

În fuziunea nucleară a nucleelor ​​de hidrogen, se formează nuclee de heliu și neutroni, cu cantități enorme de energie cinetică și radiații electromagnetice. Acest lucru se datorează pierderii de masă în reacția nucleară.

Acesta este mecanismul care combate compresiunea gravitațională a unei stele, prin presiunea cinetică și prin presiunea radiației. Atâta timp cât steaua este în acest echilibru, se spune că se află în secvența principală.

Etapa uriașului roșu

Procesul descris mai sus nu durează pentru totdeauna, cel puțin pentru stele foarte masive, deoarece hidrogenul este convertit în heliu, combustibilul este epuizat.

În acest fel, presiunea care combate colapsul gravitațional este în scădere și, prin urmare, miezul stelei se compactează, în același timp în care stratul exterior se extinde și o parte din particule, cea mai energică, scapă în spațiu, formând un nor de praf care înconjoară steaua.

Când se întâmplă acest lucru, s-a ajuns la starea de gigant roșu și acesta este cazul Betelgeuse.

Figura 3. Betelgeuse, un supergiant roșu, cu dimensiunea de 800 de soare la 130 de parsecs în constelația Orion, arată discul său stelar. (Sursa: HST).

În evoluția stelară, masa stelei definește timpul vieții și al morții.

Un supergiant ca Betelgeuse are o durată de viață scurtă, trecând prin secvența principală foarte repede, în timp ce piticii roșii mai puțin masivi strălucesc modest timp de milioane de ani.

Betelgeuse este estimat la 10 milioane de ani și este considerat a fi în ultimele etape ale ciclului său evolutiv. Se crede că peste 100.000 de ani, ciclul său de viață se va încheia cu o mare explozie de supernova.

Structura și compoziția

Betelgeuse are un miez dens înconjurat de o manta și o atmosferă, care este de 4,5 ori mai mare decât diametrul orbitei Pământului. Dar în 2011 s-a descoperit că steaua este înconjurată de o vastă nebuloasă de material provenind de la sine.

Nebuloasa care înconjoară Betelgeuse se extinde la 60 de miliarde de kilometri de suprafața stelei, aceasta este de 400 de ori mai mare decât raza orbitală a Pământului.

În etapele lor finale, uriașii roșii expulzează materialul în spațiul din jur, o cantitate enormă într-un timp relativ scurt. Se estimează că Betelgeuse va arunca echivalentul masei Soarelui în doar 10.000 de ani. Aceasta este doar o clipă în timp stelar.

Mai jos este o imagine a stelei și a nebuloasei acesteia, obținută cu telescopul VLT situat la Cerro Paranal, Antofagasta, Chile de către ESO (Organizația Europeană pentru Cercetări Astronomice din Emisfera Sudică).

În figură, cercul roșu central este corect steaua Betelgeuse, cu un diametru de patru ori și jumătate pe orbita Pământului. Apoi discul negru corespunde unei zone foarte luminoase care a fost mascată pentru a ne permite să vedem nebuloasa care înconjoară steaua, care, așa cum s-a spus, se extinde până la 400 de ori pe raza orbitală a Pământului.

Această imagine a fost realizată în infraroșu și colorată astfel încât diferitele regiuni să poată fi vizibile. Albastrul corespunde celor mai scurte lungimi de undă și roșu celui mai lung.

Figura 4. Micul cerc roșu din centru este steaua Betelgeuse, cercul negru este mascarea unei zone extrem de luminoase. În jurul cercului negru puteți vedea nebuloasa compusă din materialul ejectat de stea. (Sursa: ESO-VLT)

Elementele prezente în Betelgeuse

Ca toate stelele, Betelgeuse este compus în principal din hidrogen și heliu. Cu toate acestea, deoarece este o stea în fazele sale finale, în interiorul acesteia începe să sintetizeze alte elemente mai grele din tabelul periodic.

Observațiile nebuloasei care înconjoară Betelgeuse, alcătuite dintr-un material aruncat de stea, indică prezența prafului de silice și a aluminei. Acest material este ceea ce compune majoritatea planetelor stâncoase, cum ar fi Pământul.

Acest lucru ne spune că milioane de stele similare cu Betelgeuse au existat în trecut, oferind materialul care compunea planetele stâncoase ale sistemului nostru solar, inclusiv Pământul.

Atenuarea Betelgeuse

În ultimele timpuri, Betelgeuse este o știre în presa internațională, de la începutul lunii octombrie 2019 lumina sa a început să se întunece apreciabil, în doar câteva luni.

De exemplu, pentru ianuarie 2020 luminozitatea sa a scăzut cu un factor de 2,5. Cu toate acestea, până la 22 februarie 2020, a încetat să se întunecă și a început să-și recapete strălucirea.

Aceasta se referă la spectrul vizibil, însă în spectrul infraroșu luminozitatea sa a rămas destul de stabilă în ultimii 50 de ani, ceea ce îi determină pe astronomi să creadă că nu este o variație ușoară ca cea care apare în etapele care duc la o explozie de supernova.

Dimpotrivă, este vorba despre absorbția și dispersia benzii vizibile a spectrului electromagnetic, datorită norului de praf pe care steaua însăși l-a expulzat.

Acest nor de praf este transparent la infraroșu, dar nu la spectrul vizibil. Se pare că norul de praf gros care înconjoară steaua se îndepărtează rapid de ea, așa că umărul lui Orion, vânătorul mitologic, va rămâne cu siguranță pe cer mult mai mult.

Referințe

1. Astronoo. Betelgeuse. Recuperat de la: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the New Millenium. A treia editie. Thomson-Brooks / Cole.
3. Semințe, M. 2011. Fundații ale astronomiei. Ediția a șaptea. Cengage Learning.
4. Deschide fereastra. Relația masă-luminozitate. Recuperat din: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Recuperat din: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Asociația stelară Orion OB1. Recuperat din: es.wikipedia.com