Кипящая поверхность Бетельгейзе сбивает с толку даже самые мощные телескопы
Бетельгейзе, знаменитый красный сверхгигант в созвездии Ориона, в последнее время привлекает внимание странными колебаниями своей яркости. Астрономы предположили, что это может свидетельствовать не только о скором взрыве, но и о необычно высокой для ее размеров скорости вращения. Однако новое исследование предполагает, что эта скорость — оптическая иллюзия, вызванная бурными конвективными движениями на ее поверхности, которые невозможно обнаружить даже с помощью самых современных телескопов.
Диаметр Бетельгейзе составляет более миллиарда километров (в 1000 раз больше Солнца), и это одна из крупнейших звезд, известных на сегодняшний день. Если бы она находилась на месте Солнца, то поглотила бы Землю, а ее атмосфера простиралась бы до орбиты Юпитера. Теоретически скорость вращения звезд должна уменьшаться по мере их эволюции и роста. Это происходит потому, что их внешние слои обычно расширяются на один-два порядка и замедляются из-за сохранения углового момента.
По оценкам, скорость вращения поверхности должна составлять менее 1 км/с для красных гигантов и менее 0,1 км/с для красных сверхгигантов. Однако недавние наблюдения показали, что несколько сотен красных гигантов (около 1 % от общей популяции) превышают теоретический предел скорости. Что касается красных сверхгигантов, то пока известно, что только Бетельгейзе регистрирует скорости до 5 км/с, что более чем на два порядка превышает теоретический предел.
Необычно высокая скорость вращения?
Самые точные данные для измерения скорости вращения Бетельгейзе получены с помощью мощной сети телескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Будучи одним из ближайших к Земле красных сверхгигантов, Бетельгейзе уже более века является излюбленным объектом для интерферометрических исследований (измерений, основанных на интерференции волн).
Используя эту технику, исследователи обнаружили дипольную радиальную скорость во внешнем слое Бетельгейзе. В то время как половина видимого полушария звезды демонстрирует синее смещение, другая половина показывает красное смещение на несколько километров в секунду. С точки зрения наблюдателя это явление означает, что первая половина звезды движется к нам, а вторая — удаляется.
Был сделан вывод, что эта дипольная скорость обусловлена быстрым вращением звезды. Наблюдения Хаббла, похоже, согласуются с этой гипотезой. Однако такая интерпретация справедлива только для относительно стабильных звезд, которые могут сохранять почти сферическую морфологию. Однако Бетельгейзе далеко не стабильна и не однородна, особенно на стадии красного сверхгиганта.
Поверхность Бетельгейзе характеризуется бурными конвекционными процессами. Хотя такое же явление можно наблюдать и на поверхности Солнца, "конвекционные пузыри" Бетельгейзе настолько объемны, что простираются на расстояние, эквивалентное расстоянию между Землей и Солнцем. Они расширяются и охлаждаются со скоростью до 30 км/с, что намного быстрее, чем у любого когда-либо построенного пилотируемого космического корабля.
В своем новом исследовании, опубликованном в
Явление, не обнаруживаемое телескопами
Команда де Минка разработала новый набор для обработки данных, чтобы создать трехмерные модели на основе данных ALMA. Они создали модели красных сверхгигантов, похожих на Бетельгейзе (то есть с мощными конвективными движениями) и не имеющих вращения.
Моделирование показало, что огромные конвективные ячейки поочередно поднимаются с одной стороны звезды, в то время как другие ячейки разрушаются на противоположной стороне — скорее, как гигантские кипящие сферы. Однако телескоп не смог идентифицировать эти движения как конвективные явления, интерпретировав их скорее как вращательные движения. В 90% случаев звезды вращались со скоростью несколько километров в секунду.
Однако для того, чтобы подтвердить, что скорость вращения Бетельгейзе действительно выше обычной, необходимы более глубокие наблюдения и анализы. Если эта скорость действительно высока, специалисты считают, что звезда могла поглотить меньшую. С другой стороны, если это не так, то это откроет новую парадигму для интерпретации данных наблюдений за звездами.
В настоящее время проводится анализ последних данных высокого разрешения, чтобы определить точную скорость вращения Бетельгейзе. Более того, "мы еще многого не понимаем о гигантских кипящих звездах, таких как Бетельгейзе", — говорит Андреа Чиавасса, астроном из CNRS и соавтор исследования. Команда надеется, что будущие наблюдения позволят получить больше информации по этому вопросу.
Видео, демонстрирующее моделирование кипящей поверхности Бетельгейзе: