Szupernóva-robbanás: a teliholdnál is fényesebben fog felragyogni egy csillag

Egy Földhöz közeli szupernóva-robbanás illusztrációja

Fotó: NASA/CXC/M.Weiss/Melissa Weiss

Fényesebb lesz a teliholdnál és fél évig a nappali égbolton is látható lesz a Betelgeuse, ha felrobban. Abban az asztrofizikusok többsége egyetért, hogy az Orion-csillagkép legfényesebb csillaga, a vörös szuperóriás Betelgeuse már közvetlenül a szupernóva-robbanás előtti állapotban van, csak még az nem világos, hogy mikor fog bekövetkezni ez a gigantikus csillagközi termonukleáris kataklizma. Négy éve a Betelgeuse hirtelen halványodni kezdett, ezért ebből egyes csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy küszöbön áll minden idők leglátványosabb szupernóva-robbanása. Egy frissen publikált tanulmány azonban mást feltételez a vörös óriáscsillag szokatlan elhalványodásának hátterében.

A téli égbolton tőlünk is jól látható Orion-csillagkép alfája, a vöröses színű fényéről könnyen felismerhető Betelgeuse a maga - 5,14 magnitúdós fényességével az éjszakai égbolt kilencedik legfényesebb csillaga. Közepes szélességi körökről, köztük Magyarország területéről nézve a Betelgeuse télen a déli látóhatár felett tündöklő Orion-csillagkép bal felső, vöröses fényben ragyogó csillaga. Az M2-es színképosztályba tartozó vörös szuperóriás az egyik legnagyobb ismert fizikai méretű csillag, amelynek átmérője csaknem ezerszer nagyobb, mint a Napé. Szemléltetésként; ha képzeletben a Nap helyén állna a Betelgeuse, a vörös szuperóriás elnyelné a négy belső bolygót, a Merkúrt, a Vénuszt, a Földet továbbá a Marsot, valamint a Mars és a Jupiter közt húzódó aszteroida-övet is. Az már régóta ismert, hogy a tőlünk 548 fényév távolságra fekvő gigantikus csillag fénye ingadozik, mivel a Betelgeuse egy úgynevezett félváltozó. A szupernóva-robbanás előtt álló Betelgeuse már az élete vége felé jár és részben ennek köszönheti az elképesztő átmérőjét is. 

A Betelgeuse asztrofotója alapján készített montázs a szuper vörösóriás elképesztő méretét szemléteti. Ha a Naphelyén lenne, a gigantikus csillag pereme majdnem a Jupiter pályáig érne. És ebből hamarosan szupernóva válhat.
Fotó: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'GORMAN/P. KERVELLA

A Betelgeuse a szuperóriások osztályába tartozó csillag, amelyek életük alkonyán jelentősen felfúvódnak. A tágulás folyamatában elérkezik az a pillanat, amikor a csillag magjában zajló magfúzió keltette sugárnyomás annyira lecsökken, hogy a vörös óriás az úgynevezett gravitációs kollapszus állapotába kerül, és összeomlik.

Szupernóva-robbanás művészi ábrája
Fotó: NASA

 A hirtelen összeroskadó égitest magjában a gravitációs összehúzódás miatt olyan óriási nyomás és hőmérséklet alakul ki, hogy a csillag egyetlen hatalmas termonukleáris robbanásban, a szupernóva-robbanás során ledobja a külső héjait, a magban pedig létrejönnek a periódusos rendszer lítiumnál nehezebb elemei, mint amilyen például az ezüst és az arany.

Szupernóva-robbanás: várható-e a közeljövőben vagy mégsem?

2019 decemberében a csillagászok azt tapasztalták, hogy a Betelgeuse hirtelen elhalványodik. Az ismert volt ugyan, hogy a Betelgeuse fénye ingadozik, de ilyen gyors és drasztikus fényességcsökkenést korábban még nem tapasztalak. E jelenségből ezért néhány csillagász arra a következtetésre jutott, hogy elkezdődött a Betelgeuse gravitációs összeomlása, ami a szupernóva-robbanás közvetlen bevezetője. Csakhogy, az Orion-csillagkép szuper vörösóriásának fényereje rövid átmenet után ismét emelkedni kezdett. 

A Betelgeuse a téli égbolt egyik, és az Orion-csillagkép legfényesebb csillaga
Fotó: Science Alert

A vörös szuperóriások között – mint amilyen a Betelgeuse is –, számos úgynevezett fél változófényű csillag ismert. A vörös szuperóriások fejlődésük e szakaszában a magjukban zajló termonukleáris fúzió során felszabaduló hőt konvekció, vagyis hőáramlás útján szállítják a csillag felszínére. Az így kialakuló hatalmas méretű konvekciós cellák mozgása a csillag erős mágneses tere miatt lelassul, ami a csillag felszínén kiterjedt, a környezeténél alacsonyabb hőmérsékletű foltokat alakít ki ami a csillag fényességét is befolyásolja és ami így időnként kifényesedik, vagy pedig elhalványul.

A szupernóva-robbanás előtti állapotban álló Betelgeuse asztrofotója
Fotó: Wikimedia Commons/Astroboy2360

 A Betelgeuse 2019 végén, illetve 2020 elején tapasztalt erős elhalványodását majd újbóli kifényesedését néhány asztrofizikus ezért erre e jelenségre, nem pedig a kezdődő gravitációs összeomlásra vezetett vissza. A helyzetet még tovább bonyolítja, hogy a Betelgeuse – más vörös szuperóriásokhoz hasonlóan – folyamatosan gázt és anyagfelhőket bocsát ki magából, ami szintén befolyásolja a csillag fényességének változásait. Egy frissen publikált új tanulmány szerzői pedig arra a megállapításra jutottak, hogy a Betelgeuse rendelkezhet egy nála sokkal kisebb tömegű kísérőcsillaggal is.

Betelgeuse fényességének ingadozása: Szupernóva lehet belőle az asztrofizikusok szerint?

A kutatócsoportot a Betelgeuse 2019/2020-as drasztikus fényességcsökkenése motiválta arra, hogy megvizsgálják a csillag fénygörbéjének mintázatait. A vörös óriások, mint például a Betelgeuse, hosszú másodlagos periódusokka rendelkeznek, vagyis jelentős időn át ingadozik a fényességük. Noha a hosszú másodlagos periódusoknak több oka is lehet, az egyik széles körben elfogadott hipotézis szerint e periódusok hátterében a vörös óriás kísérőcsillagai állhatnak. A megfigyelési anyag feldolgozásával a tanulmány szerzői arra a következtetésre jutottak, hogy a Betelgeuse egy bináris rendszer lehet, ami megmagyarázza a 2019/2020-as „nagy elhalványodás” eseményét is. 

A Betelgeuse és néhány más ismert óriás, illetve nagy tömegű csillag, továbbá a Nap (a kép alján középen bal szélen) méretét összehasonlító  ábra
Fotó: Reddit

"Megjósoljuk az α Ori B, vagyis a Betelgeuse körül keringő kis tömegű kísérő létezését. Ezt egy 2170 napos hosszú másodlagos periódus (LSP) kimutatására alapozzuk a Betelgeuse fénygörbéjében, amely periodicitás ≈ 5-ször hosszabb a csillag 416 napos periodicitásánál, és amely alapvetően egy radiális pulzációs mód" - magyarázza a kutatócsoport az arXiv preprint oldalra feltöltött és egyelőre még nem ellenőrzött tanulmányában. A bináris, vagyis kettős rendszerek létének a hosszú másodlagos periódusú fényváltozás a vezető hipotézise, ezért ez és a Betelgeuse-nél megfigyelt sugárirányú sebességváltozás együttesen teszi szükségessé a csillagra vonatkozó jelenlegi ismereteink felülvizsgálatát – hangsúlyozzák a kutatók.

A csallagfejlődés fázisait ábrázoló Hertzsprung-Russel diagram. A Betelgeuse a szuper vörösóriások osztályába tartozó M-színképosztályú csillag 
Fotó: Wikimedia Commons

A csapat szerint az a legvalószínűbb magyarázat a Betelgeuse változó fényére, hogy az α Ori B - ahogy a feltételezett kis tömegű kísérőcsillagot elnevezték-, "hatást gyakorol a környezetében lévő anyagfelhőre ami a fényerő növekedésének felel meg, amikor a társ a Betelgeuse takarásából kikerül - írja az Ilf Science tudományos hírportál. Ha ez a feltevés helyes – amit egyelőre még nem erősítettek meg –, akkor másként kell értékelni a szupernóva-robbanás közeli lehetőségét, hiszen a halványodást, illetve kifényesedést a Betelgeuse feltételezett kísérője is okozhatja. A teljes tanulmányt – annak ellenőrzése után – az American Astromical Society szakfolyóiratában fogják publikálni.

A teliholdnál is csillogóbb: a Betelgeuse fénye fél éven át nappal is látható lesz

A Betelgeuse fényváltozásának okaival kapcsolatos viták ellenére abban mindenki egyetért, hogy az Orion-csillagkép vörös óriása egy időben közeli szupernóva-robbanás legjobb jelöltje. Ám annak latolgatásánál, hogy ez mikor következhet be, azt is figyelembe kell venni, hogy az univerzumban az objektumok közötti távolság nemcsak valós, hanem időbeli távolságot is jelent. Miné messzebb lévő égitestet figyelünk meg, annál távolabbra utazunk a múltban is.

A szupernóva-robbanás után a beelgeuse úgy világítana éjjel, mint a telihold (fantázia grafika)
Fotó: Pinterest/Adrian Jametta

 A Betelgeuse kozmikus értelemben hozzánk közeli csillagnak számít, ami „csak” 546 fényév távolságra fekszik a Földtől. Ez viszont praktikusan azt jelenti, hogy ha felnézünk az égre és megkeressük a Betelgeuse-t, az a fény ami a szemünkbe érkezik a csillag 546 évvel ezelőtti, nem pedig a pillanatnyi állapotát mutatja. Éppen ezért az sem kizárható, hogy a Betelgeuse már felrobbant, csak a szupernóva-robbanás fénye nem érkezett még el a Földre. Ezért éppen úgy lehetséges, hogy akár még a mi életünkben, de akár csak több száz, vagy több ezer év múlva fog felvillanni az emberi civilizáció eddigi történetének legnagyobb szupernóva-robbanása. 

A szupernóva-robbanás abszolút fényereje elérheti egy galaxis100-200 milliárdnyi csillagának együttes fényét
Fotó: Space.com

Az viszont már most is pontosan modellezhető, hogy ha bekövetkezik ez a elképesztő „kozmikus tűzijáték” mit fogunk látni az égbolton. A Betelgeuse a szupernóva-robbanást követő három négy napon belül érné el a teljes fényességét, és hozzávetőleg két héten át legalább olyan fényesen ragyogna mint a telihold. Holdtalan éjjeleken is olyan éles árnyékot vetne a Betelgeuse rendkívüli fénye, amilyet csak holdtölte idején tapasztalhatunk. A számítások szerint 6-12 hónapig lesz annyira fényes, hogy a nappali égbolton is látszani fog. Ezután fokozatosan elhalványodik, és nagyjából egy év múltán szabad szemmel már nem is lesz látható az égbolt jelenleg kilencedik legfényesebb csillaga.

Így ragyogna a nappali égen a Betelgeuse
Fotó: YouTube

 A Betelgeuse megsemmisülése lesz minden idők legfényesebb Földről látható szupernóva-robbanása. Noha a Betelgeuse kozmikus relációban a Földhöz közeli csillagnak számít, ám de a több mint 500 fényévnyi távolság már elegendő ahhoz, hogy a szupernóva-robbanás pusztító velejárója, az erős gamma-sugárzás ne okozzon kárt a földi élővilágban. A lentebb beágyazott videón megtekinthetjük, hogy látszana A Betelgeuse szupernóva-robbanása a Földről.