Betelgeza przed i po - najsłynniejsza dziś gwiazda w obiektywie teleskopu VLT

Kosmos to ogromna przestrzeń, a obiekty których barwy i kształty zachwycają, to najczęściej również obiekty ogromne. Możemy je dobrze obserwować i wnioskować cokolwiek o ich wyglądzie tylko za sprawą ich dużej skali. Jednak nawet dla entuzjasty obraz powierzchni gwiazdy olbrzyma będzie interesujący sam w sobie tylko z początku. Dopóki rozdzielczość obserwacji nie wzrośnie, albo nie wydarzy się coś niespodziewanego, kolejne „zdjęcia” będą wtórne.

I właśnie coś dość niespodziewanego dzieje się w gwiazdozbiorze Oriona. W zapowiedziach wydarzeń astronomicznych na rok 2020, że Betelgeza, jedna z tworzących tę konstelację gwiazd, szybko i w dużym stopniu zmniejszyła swoją jasność. Obecnie jest ponad dwa razy ciemniejsza niż zwykle, a to zmiana, którą uważny obserwator nieba dostrzeże nawet gołym okiem.

Mapka pokazująca gwiazdozbiór Oriona i gwiazdy w postaci tarcz o rozmiarze odpowiadającym jasności. Najmniejsze punkty o jasności 6 magnitudo, to obiekty na graniczy czułości ludzkiego oka. Różnica w jasności o 1 magnitudo oznacza zmianę około 2,5 raza w natężeniu obserwowanego światła. Im mniejsza wartość tym jaśniejsza gwiazda. Betelegeza otoczona jest czerwonym okręgiem. Najjaśniejszy na ilustracji jest Syriusz.

Ta gwiazda to czerwony nadolbrzym, który ma promień około 700 razy większy od Słońca, a masę rzędu kilkunastu mas Słońca. Gwiazda w późnych stadiach ewolucji. W przyszłości zmieni się ona w supernową, a w jej wnętrzu zachodzą procesy, które objawiają się pulsacjami powierzchni.

A ponieważ jasność gwiazdy zależy od rozmiaru powierzchni emitującej światło, Betelgeza zmieniając nieznacznie swoje rozmiary, zmienia też jasność. Do tego astronomowie są przyzwyczajeni, lecz to co dzieje się na przestrzeni ostatnich miesięcy to zmiana dużo poważniejsza. Wśród amatorów astronomii pojawiły się sugestie, że Betelgeza wkroczyła w etap poprzedzający jej rychłe przejście w stadium supernowej.

Gigantyczna skala zjawiska uchwycona na zdjęciach

W 2011 roku astronomowie z pomocą teleskopu VLT w Chile udostępnili zdjęcia Betelgezy w podczerwieni, na których widać rozciągające się wokół gwiazdy wstęgi materii. Sięgają one kilkudziesięciu miliardów kilometrów od powierzchni nadolbrzyma i zawierają ilość materii porównywalną z masą naszego Słońca.

Takie wyrzuty materii to coś normalnego dla masywnych gwiazd w późnych fazach ewolucji. Na podstawie tych zdjęć powstała artystyczna wizja porównująca skalę gwiazdy i zachodzących wokół niej zjawisk oraz Układu Słonecznego.

AU to jednostka astronomiczna, 30 AU to około 4,5 miliarda kilometrów

Niespełna dziesięć lat później w styczniu 2019 roku zespół astronomów korzystając z instrumentu SPHERE, czyli polarymetru-spektralnego, którego celem jest obrazowanie planet pozasłonecznych, postanowił wykonać zdjęcie powierzchni Betelgezy. Powstały obraz przypominał to co rok wcześniej upublicznił zespół radioteleskopu ALMA. Nadolbrzym był wtedy w swoim „normalnym” stanie.

W astronomii ważna jest cierpliwość, dlatego pod koniec 2019 roku, zespół SPHERE na fali doniesień o ciemniejącej Betelgezie, wykonał kolejne zdjęcie. Widać na nim gwiazdę, która jest nie tylko ciemniejsza, ale też zmienia swój kształt. Dlaczego?

Zmiana kształtu gwiazdy Betelgeza

Zakładane są dwa scenariusze. Albo w samej gwieździe dzieje się coś niespodziewanego, co ma wpływ na wygląd jej powierzchni, albo nastąpił obfity wyrzut materii, która przesłania tarczę gwiazdy czyniąc ją ciemniejszą niż zazwyczaj.

Betelgeza zdaniem astronomów jeszcze będzie jeszcze długo świecić na naszym niebie jako gwiazda wieńcząca jedno z ramion Orgiona. Na wybuch supernowej poczekamy, choć mógł on mieć już miejsce, bo światło od tej gwiazdy podróżuje do Ziemi przez około 640 lat.

Towarzyszące zdjęciom gwiazdy (kropka w środku), obrazy otoczenia w podczerwieni (instrument VISIR) pokazujące wyrzuconą w Kosmos materię

Za to, to co teraz stało się uchwytne obserwacjom bardzo pomoże w rozwikływaniu zagadki naszego pochodzenia. Bo to właśnie w takich gwiazdach jak Betelgeza powstaje materia, z której potem formują się układy planetarne.

I w pewnym sensie to wszystko dzięki komputerom

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu astronomowie obserwując gwiazdy mieli do dyspozycji tylko światło jako strumień informacji, którą było jego natężenie i długość fali światła, czyli potocznie rzecz ujmując kolor. Na bazie tych dwóch informacji udało się zbudować nowoczesną astronomię, która dość dokładnie opisywała ewolucję gwiazd i ich wygląd. I to wszystko w czasach gdy tak naprawdę nikt nie widział powierzchni innej gwiazdy niż Słońce. Te odległe, choć duże w teorii wciąż były dla teleskopów punktami, czasem mniej czasem bardziej rozmytymi przez wibracje atmosfery, bardziej lub mniej prześwietlającymi kliszę.

Gdy do astronomii trafiły technologie CCD, a wraz z nimi technologie komputerowe, bo bez tych urządzeń rejestracja danych z sensorów cyfrowych nie wniosła by wiele nowego, pojawiła się nadzieja na ujrzenie powierzchni odległych gwiazd w świetle widzialnym lub bliskiej podczerwieni.

Wciąż jesteśmy zobaczyć tylko takie olbrzymy jak Betelgeza, ale w przyszłości również mniejsze Słońca objawią nam swoje oblicze.

Jedno z pierwszych zdjęć z instrumentu SPHERE w 2014 roku, które pokazuje powierzchnię Tytana, księżyca Saturna

Obserwacje planet pozasłonecznych, które wykonywane są poprzez odcięcie blasku macierzystej gwiazdy od obserwowanego sygnału, też zasługują na pochwałę, ale wciąż te planety są tylko świetlistymi punktami. Na to by zobaczyć ewentualne szczegóły ich powierzchni poczekamy jeszcze długo.

W połowie XX wieku astronom obserwując duży spadek jasności nie wiedział nic poza tym co mówiła dopasowana do tego teoria. Dziś może zobaczyć jak gwiazda zmienia swój wygląd i znacznie dokładniej rozważać co z nią się dzieje.

Komputery pomogły też w inny sposób. Przyśpieszyły obliczenia, pozwalając na postęp w dziedzinach materiałowych, konstrukcyjnych, co w efekcie zaowocowało zaawansowanymi teleskopami, o których istnieniu panu Edwinowi Hubble nawet się nie śniło. A mimo to był on w stanie dostarczyć prawie 100 lat temu argumentów na rozszerzanie się Wszechświata, na podstawie obserwacji oddalania się galaktyk.

Źródło: ESO, inf. własna

Więcej na tematy astronomiczne

• Najlepsze zdjęcie powierzchni Słońca - kulisy jego powstania i związek z podkręcaniem PC
• NASA żegna się z teleskopem Spitzera po jego 16-letniej misji. Co dalej z poszukiwaniem egzoplanet?
• Największy aparat cyfrowy na świecie ma rozdzielczość 3,2 gigapiksela