BETELGEUSE: EGENSKAPER, BILDNING, STRUKTUR OCH SAMMANSÄTTNING - ARTE - 2025

Betelgeuse är alfastjärnan i konstellationen Orion, varför den också kallas alpha Orionis. Det är en stjärna av den röda supergigantypen, den största volymstjärnorna, men inte nödvändigtvis den mest massiva.

Trots att den är alionstjärnan i Orion är Betelgeuse vid första anblicken inte den ljusaste i stjärnbilden, eftersom Rigel -beta Orionis- är den som sticker ut mest. I det infraröda och nära röda spektrumet är Betelgeuse dock det ljusaste, ett faktum som är direkt relaterat till dess yttemperatur.

Bild 1. Constellation Orion och fyra av dess huvudstjärnor, inklusive Betelgeuse. Källa: Pixabay.

Denna stjärna observerades säkert från forntiden av de första människorna på grund av dess stora ljusstyrka. För ljusstyrkan är det vanligtvis den tionde ljusaste på natthimlen och, som vi har sagt, den andra i ljusstyrkan i stjärnbilden Orion.

Kinesiska astronomer under 1000-talet beskrev Betelgeuse som en gul stjärna. Men andra observatörer som Ptolemaios hänvisade till det som orange eller rödaktig. Mycket senare, under 1800-talet, observerade John Herschel att dess ljusstyrka är varierande.

Det som händer är att alla stjärnor utvecklas, det är därför deras färg förändras över tid, eftersom det fördriver gas och damm från de mest ytliga lagren. Detta förändrar dess ljusstyrka.

Generella egenskaper

Betelgeuse är det karakteristiska exemplet på en röd supergiant stjärna, som kännetecknas av att ha en spektral typ K eller M och ljusstyrka typ I.

De är stjärnor med låg temperatur; När det gäller Betelgeuse beräknas det att det är omkring 3000 K. Temperaturen och färgen är relaterade, till exempel är en bit hetjärn röd het, men om temperaturen ökar blir den vit.

Trots att det bara var 8 miljoner år gammalt har Betelgeuse utvecklats snabbt ur huvudsekvensen, eftersom dess kärnbränsle har slut och svällt till dess nuvarande dimensioner.

Dessa gigantiska stjärnor har också en varierande ljusstyrka. Under de senaste åren har dess ljusstyrka minskat, vilket har oroat det vetenskapliga samfundet, även om det nyligen har återhämtat sig.

Här är dess huvudsakliga egenskaper:

- Avstånd : mellan 500 till 780 ljusår.

- Massa : Mellan 17 och 25 solmassor.

- Radie : Mellan 890 och 960 solradier.

- Ljusstyrka : Mellan 90 000 och 150 000 solsken.

- Tillståndets utveckling : röd supergiant.

- Uppenbar magnitude : +0,5 (synlig) -3,0 (infrarött J-band) -4,05 (infrarött K-band).

- Ålder : mellan 8 och 10 miljoner år.

- Radialhastighet : +21,0 km / s

Betelgeuse tillhör spektralklassen M, vilket innebär att temperaturen på dess fotosfär är relativt låg. Det klassificeras som typ M1-2 Ia-ab.

I Yerkes-diagrammet för spektral klassificering betyder efterfältet Ia-ab att det är en supergiant av mellanliggande ljusstyrka. Det lysande spektrumet av Betelgeuse används som referens för klassificering av andra stjärnor.

Betelgeuses diameter beräknas mellan 860 och 910 miljoner kilometer och det var den första stjärnan vars diameter uppmättes med interferometri. Denna diameter är jämförbar med Jupiters omloppsbana, men den är inte den största av de röda superjättarna.

Trots sin stora storlek är den bara 10 till 20 gånger massivare än vår sol. Men massan är tillräckligt stor för att dess stellautveckling ska vara snabb, eftersom en stjärns livstid är den inversa för kvadrat av sin massa.

Bildande och evolution

Betelgeuse, som alla stjärnor, började som ett enormt moln av vätgas, helium och kosmiskt damm med andra kemiska element, som kondenserade runt en central punkt och ökade dess massatäthet.

Det finns bevis för att detta är fallet när man bildar stjärnkluster, vanligtvis belägen i nebulosor som består av kall, gles interstellär materia.

Bild 2. IC396-nebulosa med många stjärnor i formationsstadiet. Bilden togs i infraröd, eftersom det synliga spektrumet absorberas av nebulosan. Källa: NASA / Spitzer.

Bildandet av en stjärna, dess liv och dess död är en evig strid mellan:

• Gravitationsattraktionen, som tenderar att kondensera all materia på en punkt och
• Varje partikelns individuella kinetiska energi, som tillsammans utövar det tryck som är nödvändigt för att fly och expandera från attraktionspunkten.

När det ursprungliga molnet krymper mot mitten, bildas en protostar som börjar avge strålning.

Tyngdkraftsattraktionen får atomkärnorna att erhålla kinetisk energi, men när de stoppas i det tätaste mitten av protostaren avger de elektromagnetisk strålning och börjar således lysa.

När punkten uppnås där vätekärnorna är så tätt packade och skaffar tillräckligt med kinetisk energi för att övervinna elektrostatisk avstötning, börjar den starka attraktiva kraften att verka. Sedan sker smältningen av kärnorna.

I kärnfusionen av vätekärnor bildas helium- och neutronkärnor med enorma mängder kinetisk energi och elektromagnetisk strålning. Detta beror på massförlusten i kärnreaktionen.

Detta är mekanismen som motverkar gravitationskompressionen av en stjärna genom kinetiskt tryck och strålningstryck. Så länge stjärnan är i denna jämvikt sägs den vara i huvudsekvensen.

Den röda jättesteget

Processen som beskrivs ovan varar inte för evigt, åtminstone för mycket massiva stjärnor, eftersom när väte omvandlas till helium tappas bränslet.

På detta sätt minskar trycket som motverkar gravitationskollapsen och därför kärnan i stjärnan komprimeras, samtidigt som det yttre lagret expanderar och en del av partiklarna, de mest energiska, flyr ut i rymden och bildar en dammmoln som omger stjärnan.

När detta händer har den röda jätten uppnåtts och detta är fallet med Betelgeuse.

Figur 3. Betelgeuse, en röd supergiant på storleken 800 sol till 130 parsec i konstellationen Orion, visar dess stjärnskiva. (Källa: HST).

I stjärnutvecklingen definierar stjärnans massa tiden för liv och död.

En supergiant som Betelgeuse har en kort livslängd som passerar genom huvudsekvensen mycket snabbt, medan de mindre massiva röda dvärgarna lyser blygsamt i miljoner år.

Betelgeuse beräknas vara 10 miljoner år gammal och anses vara i de sista stadierna av dess utvecklingscykel. Det tros att om 100 000 år eller så kommer dess livscykel att sluta med en stor supernovaexplosion.

Struktur och sammansättning

Betelgeuse har en tät kärna omgiven av en mantel och en atmosfär, som är 4,5 gånger diametern på jordens bana. Men 2011 upptäcktes att stjärnan är omgiven av en enorm nebulosa med material som härstammar från sig själv.

Nebulan som omger Betelgeuse sträcker sig 60 miljarder kilometer från stjärnans yta, detta är 400 gånger järnvägsradie på jorden.

I sina sista steg förvisar de röda jättarna material in i det omgivande rymden, en enorm mängd på relativt kort tid. Betelgeuse beräknas kasta motsvarigheten till solens massa på bara 10 000 år. Detta är bara ett ögonblick i fantastisk tid.

Nedan visas en bild av stjärnan och dess nebula, erhållen med VLT-teleskopet beläget vid Cerro Paranal, Antofagasta, Chile av ESO (Europeiska organisationen för astronomisk forskning på södra halvklotet).

I figuren är den centrala röda cirkeln ordentligt stjärnan Betelgeuse, med en diameter på fyra och en halv gånger jordens bana. Sedan motsvarar den svarta disken ett mycket ljust område som maskerades för att vi ska kunna se nebulosan som omger stjärnan, som, som sagt, sträcker sig upp till 400 gånger jordens orbitalradie.

Denna bild togs i det infraröda området och färgades så att de olika regionerna kan vara synliga. Blått motsvarar de kortaste våglängderna och rött till det längsta.

Bild 4. Den lilla röda cirkeln i mitten är stjärnan Betelgeuse, den svarta cirkeln är maskeringen av ett extremt ljust område. Runt den svarta cirkeln kan du se nebulan som består av materialet som kastas ut av stjärnan. (Källa: ESO-VLT)

Elementen som finns i Betelgeuse

Som alla stjärnor består Betelgeuse huvudsakligen av väte och helium. Men eftersom det är en stjärna i dess slutfaser, börjar den inuti syntetisera andra tyngre element från det periodiska systemet.

Observationer av nebulosan som omger Betelgeuse, bestående av material som kastats av stjärnan, indikerar närvaron av kiseldioxid och aluminiumoxid. Detta material är det som utgör de flesta av de steniga planeterna, som Jorden.

Detta berättar för oss att miljoner stjärnor liknande Betelgeuse fanns tidigare, vilket gav materialet som utgjorde de steniga planeterna i vårt solsystem, inklusive Jorden.

Dämpning av betelgeuse

På senare tid är Betelgeuse nyheter i den internationella pressen, eftersom i början av oktober 2019 började ljuset dämpa märkbart, på bara några månader.

Till exempel minskade ljusstyrkan för januari 2020 med en faktor 2,5. Men senast den 22 februari 2020 slutade den att dimma och började återta sin ljusstyrka.

Detta hänvisar till det synliga spektrumet, men i det infraröda spektrumet har dess ljusstyrka förblivit ganska stabilt under de senaste 50 åren, vilket får astronomer att tro att det inte är en lätt variation som den som inträffar i stadierna fram till en supernovaexplosion.

Tvärtom, det handlar om absorptionen och spridningen av det synliga bandet i det elektromagnetiska spektrumet, på grund av dammmoln som stjärnan själv har utvisat.

Detta dammmoln är transparent för infraröd, men inte för det synliga spektrumet. Tydligen rör sig det tjocka dammmoln som omger stjärnan snabbt bort från den, så Orions axel, den mytologiska jägaren, kommer säkert att stanna på himlen mycket längre.

referenser

1. Astronoo. Betelgeuse. Återställd från: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the New Millenium. Tredje upplagan. Thomson-Brooks / Cole.
3. Seeds, M. 2011. Foundations of Astronomy. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
4. Öppet fönster. Mass-ljusstyrka-förhållande. Återställd från: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Återställd från: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Orion OB1 stjärnförening. Återställd från: es.wikipedia.com