Сколько весит великан?: Измеряя Бетельгейзе
На северном ночном небе Бетельгейзе — одна из самых заметных звезд. Благодаря исключительной яркости ее легко и найти, и рассмотреть, и различить красноватый цвет: в самом деле, Бетельгейзе относится к одному из самых массивных классов звезд, красным сверхгигантам, да и расположен довольно близко, всегов 650 световых годах от Солнца.
Размеры — пожалуй, самая значительная и известная черта Бетельгейзе. Если б звезда располагалась вместо Солнца в центре Солнечной системы, она поглотила бы своим объемом и Меркурий, и Венеру, и Землю, и Марс, и даже Главный астероидный пояс. Она так велика, что даже в наземные телескопы ее можно видеть не как яркую точку, а как светящийся диск. Она в 800 раз больше Солнца и в 14 000 раз ярче. И все-таки, до сих пор одна важная характеристика Бетельгейзе оставалась до конца не ясной. Никто не мог в точности рассчитать массу этого великана.
Часто для этого используют наблюдения за другим небесным телом, вращающимся по орбите вокруг звезды: исходя из его параметров можно оценить ее гравитационное притяжение. Но именно у Бетельгейзе никакого подходящего соседа нет — или мы пока не можем его увидеть — и специалистам для расчета его массы приходится полагаться на иные методы.
Один из них состоит в создании более-менее точной модели процесса формирования и эволюции сверхкрупных звезд, и оценка на основе этой модели. Этот подход приводит к цифре примерно в 20 солнечных масс. Другой подход состоит в измерении светимости звезды, показатели которой являются следствием процессов, происходящих на ее поверхности — в том числе и воздействия собственной гравитации звезды. Сочетая эти данные с измерением размеров звезды, можно вычислить и массу. Этим методом масса Бетельгейзе оценивается в 10 солнц. Легко заметить, что расхождение в оценках получается весьма значительным.
Недавно с собственной оценкой массы звезды выступили немецкие астрономы, которые использовали для этой цели новый подход. В своей модели они рассматривали звезду, как диск, и тщательным образом замерили ослабление ее яркости ближе к краям наблюдаемого диска. Этот эффект хорошо известен астрономам и неплохо описывается математическими моделями, которые, в частности, показывают связь между потемнением и отношению массы к радиусу звезды. Отталкиваясь от этого, ученые взяли известный радиус Бетельгейзе и измеренный эффект потемнения его диска, и подсчитали массу звезды. Их ответ — около 12 солнечных масс.
Стоит с сожалением отметить, что пока у нас нет причин считать эту оценку более справедливой, чем другие имеющиеся. Ошибка может быть связана как с неточностью известного расстояния до Бетельгейзе (и, следовательно, его размеров), так и с возможными неточностями математических моделей.
Между прочим, сегодня этот красавец и великан довольно быстро умирает. О механике этого печального процесса можно прочесть в заметке «Как худеет сверхгигант».
По публикации MIT Technology Review / Physics ArXiv Blog