Hvězda Betelgeuse je v posledním desetiletí často zmiňována jako velmi nadějný kandidát na explozi supernovy. Podrobně jsme se touto událostí, která nastane v astronomicky blízké budoucnosti, zabývali v AB 12/2011. Tehdy šlo o atraktivní téma v souvislosti s mediálně ohlašovaným koncem světa v roce 2012 (měl nastat 21. prosince v okamžiku konce Mayského kalendáře). Od té doby se leccos změnilo. Máme podrobnější snímky této unikátní hvězdy, zaznamenali jsme změny její jasnosti, média nás stále častěji straší děsivou explozí, která dozajista přijde nejpozději tento týden – a pokud ne, tak určitě ten příští, jsou k dispozici nové numerické simulace a hvězda je své závěrečné explozi o osm let blíže. Proto se v dnešním bulletinu ke hvězdě Betelgeuse vracíme s nadějí, že explodovala právě před 640 lety a její světlo k nám dolétne v okamžiku vyjití tohoto bulletinu.

Orion nad Českým středohořím. Zdroj: Vojtěch Bauer/APOD 18 Feb 2020

Jaká je Betelgeuse?

Betelgeuse je jasná načervenalá hvězda v pravém rameni Orionu (z našeho pohledu nalevo). Jde o , v jehož nitru už byl vyčerpán vodík a dochází tam ke slučování helia a dalších prvků na těžší jádra až po železo, které má ze všech prvků největší vazebnou energii na . Přestože je hvězda na konci života a čeká ji už jen závěrečná exploze, je stará pouze deset milionů roků (naše téměř pět miliard let). Velmi hmotné hvězdy mají v nitru vysoký tlak a teplotu, probíhá rychleji než u méně hmotných protějšků, a proto tyto hvězdy žijí jen relativně krátkou dobu. Hmotnost Betelgeuse je kolem dvaceti Sluncí, což jí dává do vínku pouhých deset milionů let života. Betelgeuse se nachází ve vzdálenosti 640 , což je v porovnání s rozměry Mléčné dráhy (přes sto tisíc světelných roků) v podstatě za humny. Proto bude exploze Betelgeuse zcela výjimečnou podívanou. Rozměry Betelgeuse jsou obrovské, je přibližně tisíckrát větší než naše Slunce. Pokud by sídlila ve středu naší Sluneční soustavy, byl by její povrch až někde u dráhy planety Jupiter. Průměrná hustota hvězdy je velmi malá, asi taková, jako je hustota vzduchu ve výšce padesát kilometrů nad zemí. Betelgeuse má malé kompaktní jádro a kolem rozsáhlou řídkou atmosféru, která je k jádru vázána jen slabě. Betelgeuse patří k proměnným hvězdám, ve výkyvech její jasnosti bylo zaznamenáno několik period, z nichž nejvýraznější trvá 5,9 roku. Za normální situace hvězda mění periodicky svou jasnost o jednu (jasnost se změní 2,5×). Povrchová teplota Betelgeuse je pouze 3 500 kelvinů. Takto nízká teplota způsobuje její načervenalou barvu. Betelgeuse je druhou nejjasnější hvězdou Orionu, je stotisíckrát svítivější než naše Slunce, což je dáno jejím obrovským povrchem (zářivý výkon roste se čtvrtou mocninou povrchové teploty a druhou mocninou plochy povrchu hvězdy). Bez zajímavosti není obvodová rychlost rotace Betelgeuse odhadovaná na 15 km/s. To je o třetinu více, než mají ostatní podobné hvězdy. Není vyloučeno, že je to důsledek sloučení Betelgeuse s malým průvodcem v minulosti. To by mohlo vysvětlit i poněkud silnější magnetické pole na povrchu. Základní parametry Betelgeuse jsou v následující tabulce (rozšířené z AB 12/2011):

Numerická simulace červeného veleobra provedená Berndem Freytagem na Uni­ver­zitě v Uppsale. Na povrchu obra se v řádu měsíců mění chladné (červené) a horké (žluté) oblasti. Povrch hvězdy je nepravidelný a připomíná vařící se kapalinu. Vnější oblasti jsou jen slabě vázány ke kompaktnímu jádru. Zdroj: Uppsala Universitet.

Výzkum Betelgeuse

Dlouho se tradovalo, že hvězdy jsou od nás natolik daleko, že je vždy uvidíme jen jako body. Tuto pomyslnou bariéru prolomil dne 3. března 1995, kdy vyfotografoval jako první přístroj povrch hvězdy Betelgeuse. Na snímku byl patrný nejen nenulový rozměr hvězdy a její atmosféra, ale i zajímavá povrchová skvrna. Velikost horké skvrny byla srovnatelná s dráhou Země kolem Slunce a byla asi o 2 000 K teplejší než okolní povrch. Zjevná nehomogenita povrchu byla prvním svědectvím bouřlivých procesů na povrchu i v nitru umírající Betelgeuse. Fotografie způsobila zvýšený zájem o tuto hvězdu a následovaly pokusy dalších observatoří pořídit snímky jejího povrchu. Mnoho velkých dalekohledů bylo úspěšných. V průběhu několika let se ukázalo, že Betelgeuse je „velmi neklidná“. Další zajímavosti odhalila interferometrická měření průměru Betelgeuse na americké observatoři Mt. Wilson. Interferometr ISI (Infrared Spatial Interferometer) ukázal v infračervené oblasti spektra, že průměr Betelgeuse na vlnové délce 11,3 µm poklesl v letech 1993 až 2009, kdy byla prováděna měření, o 15 %. S největší pravděpodobností šlo o pokles související s jednou z mnoha pulzací.

K velkému překvapení došlo na sklonku roku 2019, kdy byl pozorován rychlý pokles jasnosti hvězdy Betelgeuse. Jako první o atypickém poklesu jasnosti, který započal už v říjnu 2019, referovali 7. prosince 2019 astronomové Edward Guinan a Richard Wasatonic ze staré katolické univerzity Villanova, která sídlí na předměstí americké Filadelfie. Následovalo pečlivé pozorování pohasínající hvězdy mnoha přístroji. Média houfně psala o závěrečném kolapsu, který bude následován fascinující explozí. Pokles jasnosti pokračoval ještě další tři měsíce, zastavil se až 22. února 2020. Za nezvykle krátký časový úsek poklesla jasnost Betelgeuse z magnitudy 0,5 na magnitudu 1,5. Tomu odpovídá snížení jasnosti faktorem 2,5. Většina astronomů to vysvětluje zastíněním hvězdy prachovým oblakem. O závěrečný kolaps rozhodně nešlo.

Světelná křivka Betelgeuse s atypickým poklesem na sklonku roku 2019.
Zdroj: AAVSO/V. Johnson. Foto: ESO/M. Montargés et. al.

Mediální bouřku ještě přiživila detekce anomálního záblesku gravitačních vln, který pozorovaly detektory a  dne 14. ledna 2020. Jako místo vzniku byla označena oblast v těsném sousedství hvězdy Betelgeuse. Gravitační záblesk ale s Betelgeuse nijak nesouvisel. Je pro to několik důvodů. Oblast záblesku není přesně ve směru Betelgeuse, nebyla detekována neutrina, která by při závěrečném kolapsu musela vzniknout, záblesk byl příliš krátký, nebyl doprovázen elektromagnetickým signálem a mohlo jít i o falešný signál neodpovídající skutečnému objektu. Největším argumentem je samozřejmě pozorovaný konec poklesu jasnosti Betelgeuse.

Až dojde k explozi

Co vlastně uvidíme na obloze, až Betelgeuse exploduje? Dozajista půjde o mimořádný astronomický zážitek. Betelgeuse se v rameni Orionu rozzáří jako ostrý svítící bod, jehož jasnost by mohla dosáhnout až svitu Měsíce v úplňku. Bez problému bychom v okolí viděli i ostatní jasné hvězdy, stejně tak, jako je vidíme v okolí Měsíce. I ve dne uvidíme Betelgeuse na obloze jako svítící tečku. Po několika týdnech pravé rameno Orionu zanikne a na jeho místě se vytvoří mlhovina, v jejímž nitru zůstane neutronová hvězda nebo černá díra. Který scénář je pravděpodobnější, není v tuto chvíli jasné. Přímé ohrožení Země ze vzdálenosti 640 světelných roků snad nehrozí. Někteří vědci uvažují o tom, že by při takovýchto událostech mohlo dojít k poškození ionosféry a ozonosféry Země (viz AB 30/2005). Betelgeuse je z vědeckého hlediska nesmírně cenný objekt a lidstvu jednou přichystá zajímavou astronomickou podívanou. Dokonce je možné, že v současné době již Betelgeuse neexistuje a signál o její smrti je na cestě k nám.

Kolik času zbývá Betelgeuse do závěrečné exploze, kdy naposledy zazáří a její život pohasne? Zdá se, že jen okamžik. Ale astrono­mický okamžik! Snad několik století, možná už jen několik let. Horní odhad se pohybuje kolem sta tisíce roků. Můžeme se jen bát a těšit zároveň, že tuto velkolepou podívanou spatří ještě naše generace.

Portréty Betelgeuse z různých přístrojů: HST (1995), VLT (2013),
ESO DSS 2 (2010), ALMA (2017).

Odkazy