Неспокойная звезда: когда взорвется Бетельгейзе

Альфой обычно обозначают ярчайшую звезду в созвездии, и время от времени Бетельгейзе действительно загорается сильнее остальных. Однако Бета Ориона, Ригель, чаще оттесняет его на вторую позицию. Сама Бетельгейзе отличается сильной переменчивостью, и в рейтинге самых ярких звезд на небе то поднимается на почетное шестое место, то выбывает из десятки, а иногда не попадает и в двадцатку лидеров.

Непостоянство этой звезды известно давно и само по себе не вызывает большого удивления. Но то, что происходит с Бетельгейзе в последние несколько лет, выглядит необычным даже для нее. Начиная с осени 2019 года и до начала 2020 яркость звезды падала очень сильно — это было легко увидеть даже невооруженным глазом. За это время блеск звезды упал с +0,6 до +1,9 – такого мощного падения ученые до сих пор не наблюдали.

Тогда астрономы рассуждали, не пришел ли тот самый момент гибели звезды, которая находится на пороховой бочке уже довольно давно? Обычные люди в это время также активно обсуждали, что будет с нашей планетой, если Бетельгейзе превратится в сверхновую — ведь от Земли ее отделяет не такое уж и большое расстояние.

Но ситуация с потускнением обошлась — в сверхновую Бетельгейзе не превратилась, а ее видимый блеск поднялся до изначального уровня. Тогда астрономы принялись искать причину такого падения блеска. И в июне 2020 года ученые смогли обнаружить на Бетельгейзе пятна, подобные тем, что наблюдаются на Солнце. Оказалось, что именно они являются виновниками потускнения звезды.

Солнце – тоже переменная звезда: его яркость слегка колеблется, следуя 11-летним циклам активности. Однако изменения эти строго упорядочены и почти незаметны, меняя светимость звезды не более чем на одну тысячную. В отличие от него, Бетельгейзе мерцает с сильно выраженной, сложной и плохо предсказуемой периодичностью. Следить за пульсацией звезды можно через Twitter-аккаунт Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд (AAVSO): автоматический бот Betelgeuse Status регулярно публикует самые свежие данные о ее состоянии.

Такие звезды называют полуправильными переменными – их яркость меняется, подчиняясь нескольким циклам разной длительности. Накладываясь друг на друга, сочетаясь с различными случайными процессами, они заставляют звезду то вспыхивать, то гаснуть, то сильнее, то слабее. По существующим оценкам, Бетельгейзе следует сочетанию основного короткого цикла продолжительностью около около 388 дней, и более длительного, но менее выраженного вторичного цикла примерно в 2050 дней (больше 5,5 лет).

Природа длинного цикла пока неясна, но первый, короткий, характерен для подобных звезд – массивных и сравнительно холодных красных сверхгигантов. Время от времени они сжимаются, течение энергии из внутренних слоев во внешние затрудняется, вызывая рост температуры и расширение звезды, словно скопившийся под крышкой пар. Но как только избыток энергии уходит, температура падает, наступает сжатие, и все возвращается на свои места.

На протяжении нескольких лет видимая звездная величина Бетельгейзе может колебаться в широких пределах от 0,4 и до 1,2. Однако, начиная с сентября-октября 2019 года, яркость звезды снизилась более чем на 60 процентов, а звездная величина достигла 1,6. Такого с Бетельгейзе не бывало, как минимум, лет сто, заставляя задуматься, не происходит ли нечто необычное на самом сверхгиганте или в его ближайших окрестностях. Впрочем, в данном случае это почти что одно и то же.

По современным представлениям, Бетельгейзе невероятно молод. Звезде всего лишь 8-8,5 млн лет, и к моменту ее появления Солнце уже успело обзавестись взрослыми планетами, а на Земле давно жили приматы. Юный гигант массой около 20 солнечных масс неторопливо вращается, совершая полный оборот вокруг своей оси примерно за 8,4 земных лет. Зато сквозь межзвездное пространство Бетельгейзе движется быстрее, на скорости порядка 30 км/с, покидая родное скопление и заставляя плечо Ориона подниматься все выше.

Колоссальный снаряд достигает в поперечнике 1,2 млрд км: диаметр Бетельгейзе почти в тысячу раз больше, чем у Солнца. Если мысленно поместить его на место нашей звезды, то внешние оболочки окажутся дальше орбит Земли и Марса, дальше астероидного пояса и возможно даже дальше орбиты Юпитера. Недаром еще в 1920-е Бетельгейзе стала первой после Солнца звездой, которую удалось рассмотреть не просто как далекий точечный источник, а как диск, – и измерить его угловые размеры (около 0,05 угловой секунды).

На диск Бетельгейзе были направлены и инструменты расположенной в Чили европейской обсерватории ESO, получившие новые снимки звезды сто лет спустя, в декабре 2019-го, когда звезда стала подозрительно терять яркость. Глядя на них, легко заметить, что звезда выглядит довольно несимметричной и совсем непохожа на привычное нам плотное, почти идеально круглое Солнце. В отличие от средних звезд главной последовательности, Бетельгейзе не имеет четко видимой поверхности и даже определенной формы.

Огромная звезда больше похожа на облако разреженной плазмы, окружающее центральную активную область. Кроме того, она постоянно теряет большие количества материи и окутана обширным облаком газа и пыли. Во всем этом объеме могут происходить сложные хаотические процессы, вызывающие самые непредсказуемые изменения в размерах и яркости сверхгиганта. По-видимому, такое случайное «бурление» и привело к необычному снижению яркости звезды в последние месяцы. Впрочем, с середины февраля 2020 года падение яркости прекратилось, и можно ждать, что через какое-то время Бетельгейзе засияет во всем своем блеске.

Тем не менее, положение красного сверхгиганта нестабильно по самой своей природе. Считается, что в таком состоянии Бетельгейзе провел уже пару десятков тысяч лет и вскоре выйдет из него катастрофическим взрывом. Когда в недрах звезды начнет заканчиваться топливо для термоядерных реакций, исходящий поток энергии больше не сможет сдерживать сдавливающую силу гравитации, и начнется быстрый коллапс. Внешние оболочки упадут к центру, развивая скорости, сравнимые со световой, сжимая и раскаляя ядро до огромных температур.

Это запустит новые термоядерные реакции, разворачивающие процесс вспять. Бетельгейзе вспыхнет сверхновой: расширяющаяся ударная волна разбросает его оболочки по окрестностям, а ядро образует сверхплотную нейтронную звезду. Конкретное время этого события неизвестно; по разным оценкам, оно может произойти и через 20 тысяч лет, и через 140 тысяч. Сегодня исследователи рассматривают самые широкие промежутки и говорят о том, что Бетельгейзе может взорваться в любой момент в период с 10 000 до 100 000 лет от настоящего времени. Возможно, что в будущем астрономам удастся сузить этот промежуток, получив более точные данные о самой звезде – ее массе и светимости, размерах и скорости вращения.

Такая работа позволит уточнить и возможное воздействие гибели Бетельгейзе на Землю, хотя большой опасности от нее можно не ожидать. Звезда находится в более чем 700 световых годах (220 парсек) – слишком далеко для того, чтобы мы могли ощутить потоки вещества, ультрафиолетового или рентгеновского излучения, которыми будет сопровождаться взрыв. Наиболее опасного гамма-излучения подобные сверхновые (II типа) производят мало, и астрономы уверенно заявляют, что на нашей планете эхо катастрофы Бетельгейзе будет почти неощутимо.

Впрочем, неощутимо – еще не значит невидимо. Компьютерное моделирование показывает, что яркость взорвавшегося гиганта достигнет яркости примерно половины лунного диска и будет держаться на этом уровне на протяжении нескольких месяцев. Загоревшийся Бетельгейзе будет виден даже на дневном небе, а безлунной ночью будет отбрасывать собственную тень. Лишь постепенно, на протяжении нескольких лет, звезда окончательно погаснет, а Орион окончательно лишится сверкающей застежки на правом плече.