Betelgeza w oczekiwaniu na spektakularny koniec życia gwiazdy

Betelgeza (Betelgeuse, Alfa Orionis) – czerwony nadolbrzym w gwiazdozbiorze Oriona, dziesiąta pod względem jasności gwiazda na nocnym niebie (+0,45m). Jest odległa od Słońca o około 640 lat świetlnych, jednak odległość jest wyznaczona z dużą niepewnością.

Tradycyjna nazwa tej gwiazdy, Betelgeza (Betelgeuse), wywodzi się od arabskiego Yad al-Jauzā, “Ręka Centralna” (naszego Oriona).

Betelgeza jest jedną z najjaśniejszych gwiazd na niebie i najbardziej interesujących. Jest widoczna na „prawym ramieniu” postaci Oriona i tworzy wierzchołek trójkąta zimowego, asteryzmu złożonego z jasnych gwiazd dobrze widocznych zimą z Polski. Ma barwę wyraźnie czerwoną, co można zauważyć gołym okiem. Pomimo że gwiazda ma oznaczenie Bayera „Alfa”, nie jest najjaśniejszą gwiazdą gwiazdozbioru. Na pierwszym miejscu jest Beta Orionis, Rigel. Betelgeza jest gwiazdą zmienną półregularną, której obserwowana wielkość gwiazdowa zmienia się od 0,3 do 1,1m z kilkoma nakładającymi się okresami zmian, trwającymi od pół roku do sześciu lat, a być może także dłuższymi.

Była to pierwsza gwiazda, której średnica kątowa została zmierzona. W 1921 roku dokonali tego Francis Gladheim Pease i Albert Michelson. Rozmiar okazał się jednak zależny od długości fali, w której dokonywany jest pomiar, gdyż gaz tworzący jej otoczkę i atmosferę ma różną grubość optyczną w zależności od zakresu promieniowania. Ponadto okazało się, że w zakresie mikrofal w trakcie obserwacji przez 15 lat obserwowano systematyczne kurczenie się gwiazdy.

Od października 2019 do lutego 2020 nastąpił największy od stu lat (gdy jej jasność jest monitorowana detektorami) spadek jasności Betelgezy. Jej obserwowana wielkość gwiazdowa 19–22 grudnia wahała się w granicach od 1,273 do 1,294m. Betelgeza spadła wtedy na około 21. pozycję na liście najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba. W styczniu 2020 jasność gwiazdy nadal zmniejszała się, osiągając 17 stycznia 1,494m, a 18 stycznia 1,506m. Od września 2019 do 18 stycznia 2020 jasność Betelgezy zmniejszyła się o prawie 25%. Pomiar z 30 stycznia 2020 wynosił 1,614 ± 0,0012m. Tak znaczny spadek jasności Betelgezy mógł wynikać niekoniecznie ze zmiany intensywności promieniowania samej gwiazdy, lecz również np. ze zmian położenia pyłu okołogwiazdowego lub zmian lokalizacyjnych jej jasnych i ciemnych obszarów.

W dniach 7–13 lutego 2020 zaobserwowano minimum blasku Betelgezy, wynoszące 1,614 ± 0,008m. Od 18 lutego jasność gwiazdy zaczęła rosnąć, osiągając 18 lutego 1,585m, 20 lutego 1,574m, 22 lutego 1,522m. Pomiary w bliskiej podczerwieni również wykazały wartości minimalne w połowie lutego 2020.

Betelgeza jest czerwonym nadolbrzymem o typie widmowym M1-2. Jej rozmiar kątowy został zmierzony po raz pierwszy w 1921 roku, ale zależy on od długości fali i pulsacji gwiazdy, a dodatkowo niepewność wyznaczenia odległości utrudnia określenie rzeczywistej średnicy gwiazdy. Oceny z 2016 roku wskazują, że ma ona promień 887 ± 203 razy większy od słonecznego, czyli około 3–5 au. Gdyby znajdowała się na miejscu Słońca, wypełniałaby Układ Słoneczny do orbity Jowisza. Jasność tej gwiazdy, przy założeniu odległości około 640 lat świetlnych, 105 tysięcy razy przewyższa jasność Słońca.

Zmiany jasności Betelgezy spowodowane są głównie zmianami średnicy i temperatury powierzchni gwiazdy. Temperatura powierzchni jest równa typowo około 3500 K, ale występują na niej jasne plamy prawdopodobnie będące gorętszą materią z wnętrza gwiazdy, wyniesioną w wyniku konwekcji. Na jeden obrót wokół własnej osi Betelgeza potrzebuje 17 lat.