Betelgeuza (Betelgeuse) — červený nadobor v súhvezdí Orión, budúca supernova

Betelgeuza – obrovský červený nadobor v súhvezdí Orión, viditeľný na nočnej oblohe; budúca supernova, ohromujúce rozmery, premennosť a unikátne astronomické javy.

Betelgeuza (z arabčiny:إبط الجوزاء Ibṭ al-Jauzā', čo znamená "podpazušie Orióna") je veľká červená nadhviezda v súhvezdí Orión (Bayerovo označenie α Orionis). Zvyčajne patrí medzi najjasnejšie hviezdy na nočnej oblohe — bežne je to deviata najjasnejšia hviezda a druhá najjasnejšia v Orióne. Jej názov má viacero variant (Betelgeuse, Betelgeuza) používaných v rôznych jazykoch.

Vzhľad, spektrálny typ a základné veličiny

Betelgeuze je typická červená nadobor spektrálneho triedy približne M1–M2 Ia–ab. Má veľmi nízku efektívnu teplotu v porovnaní so Slnkom (poradie ~3 400–3 600 K) a veľmi vysokú svietivosť — niekoľko desiatok až stoviek tisícnásobok svietivosti Slnka. Jej priemerná absolútna magnitúda je približne −6,02 (v závislosti od presného odhadu vzdialenosti a extinkcie).

Polomer Betelgeuzy sa odhaduje na približne 950 až 1 000 násobkov polomeru Slnka, čo zodpovedá priemeru približne 1,322 až 1,392 miliardy kilometrov podľa niektorých odhadov. Takéto rozmery znamenajú, že keby Betelgeuza nahradila Slnko, jej fotosféra by s prehľadom zasiahla obe dráhy vnútorných planét (vnútornú časť slnečnej sústavy až za dráhu Jupitera v poradí veľkosti). Betelgeuza bola jednou z prvých hviezd (po Slnku), ktorej uhlový priemer bol priamo zmeraný interferometriou — slávne to uskutočnil A. A. Michelson a F. G. Pease v roku 1920.

Vzdialenosť a nejednoznačnosť meraní

Presné určenie vzdialenosti Betelgeuzy je ťažké, pretože jej rozmerný a variabilný disk, rozšírené okolie a zmeny jasnosti skomplikujú meranie paralyzy. Tradične sa uvádza hodnota približne 640 svetelných rokov, avšak odhady sa pohybujú a majú značnú neistej. Preto sa v odborných prácach často uvádzajú rozsahy alebo chyby meraní, ktoré ovplyvňujú odhady jej skutočného polomeru, hmotnosti a jasnosti.

Premennosť a povrchové javy

Betelgeuze je premenná hviezda typu semiregulárnej (SRc) nadhviezdy. Jej zdanlivá magnitúda sa mení v rozsahu približne od 0,2 do 1,2 (a historicky aj širšie) — to je jeden z najväčších amplitúdnych rozsahov medzi hviezdami prvej magnitúdy. Hlavná periody sú rádovo niekoľko stoviek dní (typicky ~400 dní), pričom sa objavujú aj dlhšie sekundárne periody trvajúce niekoľko rokov.

Povrch Betelgeuzy nie je hladký ako fotosféra Slnka — ide o obrovské konvektívne bunky (tzv. superfóry), ktoré vznikajú pri prenose energie v silne rozšírenej atmosfére. Interferometrou a rádio–/submm pozorovaniami (napr. ALMA) sa podarilo zobraziť jasné „skvrny“ a asymetrie na disku hviezdy, ktoré sa menia v čase.

V decembri 2019 bola Betelgeuza svedkom výrazného poklesu jasnosti známeho ako "Great Dimming". Následné štúdie naznačili, že príčinou bol kombinovaný jav: dočasné ochladenie povrchových oblastí a vypudenie materiálu, ktorý vytvoril kurzorový prachový mrak absorbujúci časť svetla.

Hmotnosť, vek a ďalší vývoj

Betelgeuze vznikla pred niekoľkými miliónmi rokov; odhady veku sú rádovo menej než 10 miliónov rokov. Jej pôvodná hmotnosť sa odhaduje v rozmedzí rádovo desiatok hmotností Slnka (často sa uvádza približne 10–20 M☉, presná hodnota je predmetom diskusie kvôli stratám hmoty a neistote vzdialenosti). V dôsledku vysokej hmotnosti sa hviezda vyvíja rýchlo a momentálne je v neskorom štádiu svojho života — v štádiu červeného nadobra (red supergiant).

Betelgeuze stráca hmotu vo forme silného hviezdneho vetra; rýchlosť vetra a miera úbytku hmoty sú predmetom meraní a odhadov (typické hodnoty hmotnostného úbytku u červených nadobrov sú v rozmedzí ~10⁻⁶ až 10⁻⁴ M☉/rok, konkrétne odhady pre Betelgeuzu sa líšia podľa použitej metódy).

Rázová vlna (bow shock) a okolité prostredie

Betelgeuze sa v priestore pohybuje voči medzihviezdnemu prostrediu rýchlosťou stovák kilometrov za hodinu (~tucty km/s) a jej výtrysky materiálu interagujú s okolitým plynom. Pozorovania Herschelovho vesmírneho observatória z roku 2013 ukázali infračervenú štruktúru pred hviezdou, ktorá vzniká pri náraze hviezdneho vetra na medzihviezdny plyn — tzv. bow shock. Betelgeuze je jednou z červených nadobrov, ktoré majú bow shock; medzi ďalšie patria Mu Cephei a IRC-10414. Presné rozmery tejto štruktúry závisia od rýchlosti pohybu, hustoty prostredia a histórie úbytku hmoty.

Supernova v budúcnosti — kedy a aká?

Keď Betelgeuze vyčerpá palivo v jadre, očakáva sa jej kolaps a nasledujúca explózia ako supernova typu II (kolaps jadra s prítomným vodíkovým obalom — pravdepodobný typ II-P alebo II-L podľa konkrétnej hmoty obálky v čase kolapsu). Odhady toho, kedy k tomu dôjde, sú nejasné — môže to byť už v najbližších desaťtisícoch až státisícoch rokov, teoreticky aj skôr v astronomických mierkach, ale nie je to otázka najbližších niekoľkých dní či rokov podľa súčasných poznatkov.

Keď Betelgeuze exploduje, jej jasnosť sa môže na niekoľko týždňov až mesiacov zvýšiť natoľko, že bude viditeľná aj za denného svetla a bude vyzerať veľmi jasne na nočnej oblohe. Svetelné, neutrínové a gravitačné signály takej udalosti budú cenné pre astrofyzikov. Z hľadiska bezpečnosti Zeme však Betelgeuze leží príliš ďaleko na to, aby výbuch spôsobil vážne škody biosfére alebo ozónovej vrstve — ide o vzdialenosť niekoľkých stoviek parsekov, ktorá je bezpečná.

Pozorovania a historický význam

• Betelgeuze bola jednou z prvých hviezd, ktorej uhlový priemer sa úspešne meral pomocou interferometrie (Michelson & Pease, 1920), čo otvorilo cestu k priamemu určovaniu veľkostí hviezd.
• Vzorky pozorovaní z optických, infračervených, rádio a submilimetrových prístrojov (vrátane Hubble, Herschel, VLT a ALMA) postupne mapujú jej atmosféru, prachové obálky a rázovú vlnu v okolí.
• Jej neustála premennosť, veľké konvektívne bunky a masívny výdaj hmoty z nej robia dôležitý príklad pre štúdium neskorých štádií vývoja hmotných hviezd a procesov, ktoré vedú ku supernovám.

Rýchle fakty

• Spektrálna trieda: M1–M2 Ia–ab (červený nadobor)
• Zdanlivá magnitúda: približne 0,2–1,2 (variabilná)
• Od Slnka: odhady poriadku stoviek parsekov (tradične cca 640 svetelných rokov, s neistotou)
• Polomer: ~950–1 000 R☉ (závisí od vzdialenosti)
• Vek: niekoľko miliónov rokov (menej než 10 mil.)
• Budúcnosť: očakávaná explózia ako supernova typu II v astronomicky krátkom čase (v rámci Miliónov až státisícov rokov)

Betelgeuza zostáva jednou z najzaujímavejších a najviac sledovaných hviezd na oblohe: je dostatočne blízko, aby sme mohli sledovať detaily jej povrchu a okolia, a pritom je to objekt, ktorý nám pomáha lepšie porozumieť koncu života hmotných hviezd.

Otázky a odpovede

Otázka: Ako sa volá hviezda, o ktorej sa hovorí v texte?

Otázka: Čo znamená Betelgeuse v arabčine?

Otázka: Aká široká je Betelgeuse v porovnaní so Slnkom?

Otázka: Ako ďaleko od Zeme sa Betelgeuza nachádza?

Otázka: Aký typ hviezdy je Betelgeuse?

Otázka: Ako stará je Betelgeuse?

Otázka: Čo pozorovalo Herschelovo vesmírne observatórium v roku 2013 v súvislosti s vetrami tejto hviezdy?

Hľadajte podľa písmena