Betelgeuse-egenskaper, formning, struktur och komposition

610
Basil Manning

Betelgeuse är alfastjärnan i konstellationen Orion, så det kallas också alfa Orionis. Det är en stjärna av den röda superjätten, stjärnorna med större volym, men inte nödvändigtvis den mest massiva..

Trots att det är Orions alfastjärna är Betelgeuse vid första anblicken inte den ljusaste i konstellationen, eftersom Rigel -beta Orionis- är den som sticker ut mest. Men i det infraröda och nära röda spektrumet är Betelgeuse det ljusaste, ett faktum som är direkt relaterat till dess yttemperatur..

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

Denna stjärna observerades säkert från antiken av de första människorna på grund av sin stora ljusstyrka. I ordning efter ljusstyrka är den vanligtvis den tionde ljusaste på natthimlen och, som vi har sagt, den andra i ljusstyrka i konstellationen Orion.. 

Kinesiska astronomer beskrev Betelgeuse under 1-talet som en gul stjärna. Men andra observatörer som Ptolemaios kallade den orange eller rödaktig. Mycket senare, under 1800-talet, konstaterade John Herschel att dess ljusstyrka är varierande.

Vad som händer är att alla stjärnor utvecklas, det är därför deras färg ändras över tiden, eftersom det driver ut gas och damm från de mest ytliga skikten. Detta ändrar också dess ljusstyrka.

Artikelindex

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 Formation och evolution
    • 2.1 Det röda jättesteget
  • 3 Struktur och sammansättning
    • 3.1 Elementen som finns i Betelgeuse
    • 3.2 Dämpning av Betelgeuse
  • 4 Referenser

Generella egenskaper

Betelgeuse är det karakteristiska exemplet på en röd superjättstjärna, som kännetecknas av att de har en spektraltyp K eller M och ljusstyrka typ I.

De är lågtemperaturstjärnor; När det gäller Betelgeuse beräknas det att det är cirka 3000 K. Temperatur och färg är relaterade, till exempel är en bit hett järn glödhet, men om temperaturen stiger blir den vit..

Trots att den bara var 8 miljoner år gammal har Betelgeuse utvecklats snabbt ur huvudsekvensen, eftersom dess kärnbränsle har tagit slut och sväller till sina nuvarande dimensioner..

Dessa jättestjärnor har också en varierande ljusstyrka. Under de senaste åren har dess ljusstyrka minskat, vilket oroar vetenskapssamhället, även om det nyligen har återhämtat sig..

Här är dess huvudsakliga egenskaper:

-Distans: Mellan 500 och 780 ljusår.

-Massa: Mellan 17 och 25 solmassor.

-Radio: Mellan 890 och 960 solstrålar.

-Ljusstyrka: Mellan 90 000 och 150 000 solens ljusstyrka.

-Evolutionens tillstånd: Röd superjätte.

-Tydlig storlek: +0,5 (synligt) -3,0 (infrarött J-band) -4,05 (infrarött K-band).

-Ålder: Mellan 8 och 10 miljoner år.

-Radiell hastighet: +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-diagram för spektral klassificering betyder suffixet Ia-ab att det är en superjätte 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 mättes med interferometri. Denna diameter är jämförbar med Jupiters bana, men den är inte den största av de röda superjättarna..

Trots sin stora storlek är den bara 10 till 20 gånger mer massiv än vår sol. Men dess massa är tillräckligt stor för att dess stjärnutveckling ska vara snabb, eftersom en stjärnas livstid är den inversa av kvadraten av dess massa.

Formation och evolution

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

Det finns bevis för att detta är fallet vid bildande av stjärnhopar, vanligtvis belägna i nebulosor som består av kall, gles interstellär materia..

Figur 2. IC396-nebulosa med många stjärnor i bildningsstadiet. Bilden togs i IR, 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 vid en punkt och
  • Den individuella kinetiska energin hos varje partikel, som tillsammans utövar det tryck som krävs för att fly och expandera från attraktionspunkten.

När det ursprungliga molnet krymper mot mitten, a protostjärna som börjar avge strålning.

Gravitationsattraktionen får atomkärnorna att få kinetisk energi, men när de stoppas i den tätaste mitten av protostjärnan avger de elektromagnetisk strålning och börjar därmed skina..

När den punkt nås där vätekärnorna är så tätt packade och förvärvar tillräcklig kinetisk energi för att övervinna elektrostatisk avstötning, börjar den starka attraktionskraften att verka. Då sker fusionen av kärnorna.

Helium- och neutronkärnor bildas i kärnfusion av vätekärnor, med enorma mängder kinetisk energi och elektromagnetisk strålning. Detta beror på massförlusten i kärnreaktionen.

Detta är den mekanism som motverkar gravitationskompressionen hos en stjärna genom kinetiskt tryck och strålningstryck. Så länge stjärnan befinner sig i denna jämvikt sägs den vara i huvudsekvensen.

Det röda jättestadiet

Processen som beskrivs ovan varar inte för alltid, åtminstone för mycket massiva stjärnor, eftersom bränslet tar slut när väte blir till helium.

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

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

Figur 3. Betelgeuse, en röd superjätte på 800 solar vid 130 parsek i konstellationen Orion, visar sin stjärnskiva. (Källa: HST).

I stjärnutvecklingen definierar stjärnans massa tid för liv och död.

En superjätt som Betelgeuse har en kort livslängd som passerar igenom huvudsekvensen mycket snabbt, medan de mindre massiva röda dvärgarna lyser blygsamt i miljontals år..

Betelgeuse uppskattas vara 10 miljoner år gammal och anses redan befinna sig i de sista stadierna av dess utvecklingscykel. Man tror att om 100 000 år kommer livscykeln 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 för jordens omlopp. Men 2011 upptäcktes att stjärnan är omgiven av en stor nebulosa av material som kommer från sig själv..

Nebulosan som omger Betelgeuse sträcker sig 60 miljarder kilometer från stjärnans yta, det här är 400 gånger jordens kretsradie..

I de sista stadierna utvisar de röda jättarna material i det omgivande rummet, en enorm mängd på relativt kort tid. Betelgeuse beräknas kasta motsvarigheten till solens massa på bara 10 000 år. Det här är bara ett ögonblick i stjärntiden.

Nedan är en bild av stjärnan och dess nebulosa, erhållen med VLT-teleskopet beläget i Cerro Paranal, Antofagasta, Chile av ESO (European Organization for Astronomical Research in the South Hemisphere).

I figuren är den centrala röda cirkeln ordentligt stjärnan Betelgeuse, med en diameter på fyra och en halv gånger jordens bana. Då motsvarar den svarta skivan ett mycket ljust område som maskerades så att vi kan se nebulosan som omger stjärnan, som, som sagt, sträcker sig upp till 400 gånger jordens omloppsradie..

Denna bild togs inom det infraröda området och färgades så att de olika regionerna kan synas. Blå motsvarar de kortaste våglängderna och röd till den längsta..

Figur 4. Den lilla röda cirkeln i mitten är stjärnan Betelgeuse, den svarta cirkeln maskerar ett extremt ljust område. Runt den svarta cirkeln kan du se nebulosan som består av det material som stjärna matar ut. (Källa: ESO-VLT)

Elementen närvarande i Betelgeuse

Som alla stjärnor består Betelgeuse huvudsakligen av väte och helium. Eftersom det är en stjärna i sina slutfaser, börjar det dock syntetisera andra tyngre element från det periodiska systemet..

Observationer av nebulosan som omger Betelgeuse, som består av material som kastas upp av stjärnan, indikerar närvaron av kiseldamm och aluminiumoxid. Detta material är det som utgör de flesta av de steniga planeterna, till exempel jorden..

Detta berättar att det tidigare fanns miljontals stjärnor som liknade Betelgeuse, som gav det material som bildade de soliga planeterna i vårt solsystem, inklusive jorden..

Betelgeuse dämpning

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

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

Detta hänvisar till det synliga spektrumet, men i det infraröda spektrumet har dess ljusstyrka förblivit ganska stabil de senaste 50 åren, vilket får astronomer att tro att det inte är en ljusvariation som den som inträffar i de steg som leder fram till en supernovaexplosion. 

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

Detta dammmoln är transparent för infrarött men inte för det synliga spektrumet. Uppenbarligen rör sig det tjocka dammmolnet som omger stjärnan snabbt från den, så Orions axel, den mytologiska jägaren, kommer säkert att förbli 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

Ingen har kommenterat den här artikeln än.