Podozrivá ľahká slabosť v Orionovom ramene je supernova v kozmickom susedstve
Najznámejšie zimné súhvezdie sa zmenilo. To by mohlo byť predzvesťou vesmírnej megapodujatia. Čo by sa potom stalo?
Ak sa v nadchádzajúcich mesiacoch za súmraku pozriete na oblohu, môžete byť svedkami veľkolepej podívanej: výbuchu hviezdy „Betelgeuse“ v súhvezdí Orion. Betelgeuse momentálne hrá trochu šialenstvo, čo by sa mohlo podpísať na jeho blížiacom sa konci.
Vedcov z celého sveta fascinuje. „To by bola senzácia a pre mňa osobne by sa splnil detský sen,“ hovorí Dieter Breitschwerdt, riaditeľ Centra pre astronómiu a astrofyziku na TU v Berlíne.
Za posledných 1000 rokov boli ľudia schopní pozorovať smrť takejto hviezdy voľným okom iba dvakrát - v rokoch 1572 a 1604. Ale pretože vtedajší pozorovatelia oblohy nevideli dve explodujúce hviezdy vopred pomocou prostriedkov, ktoré mali k dispozícii, interpretovali túto jasnú Svieti ako „Nova Stella“, teda ako nová hviezda. Preto sa výbušná smrť hviezdy dodnes nazýva supernova.
To, čo vidíme, bolo už veľmi dávno
Vedci z Supernovy to majú ťažké. Podľa Breitschwerdta sa to začína pozorovaním: „Zatiaľ krátko pred výbuchom nebola pozorovaná žiadna prekurzorová hviezda supernovy.“ Niekoľko hviezd exploduje každú sekundu vo vesmíre. Takmer všetky tieto hviezdne katastrofy sa však vyskytujú vo vzdialených galaxiách. Preto sú objavené až potom a napriek svojej jasnosti, v lepšom prípade, ďalekohľadmi. S Betelgeuse by však čoskoro mohlo zasiahnuť hviezdu v našej vlastnej Mliečnej ceste, ktorá podľa vesmírnych štandardov tiež svieti priamo pred našimi dverami. Je to „iba“ asi 640 svetelných rokov od nás.
Aj slovo „čoskoro“ musí byť kozmicky kategorizované: Môže sa to stať dnes - alebo za stotisíc rokov. A keby sa dnes na nočnej oblohe skutočne rozsvietila Betelgeuseova supernova, stalo by sa to pred 640 rokmi. Správy o výbuchu hviezd by od konca stredoveku cestovali vesmírom, aby sa k nám dostali dnes.
Astrofyzici už dlho zaradili Betelgeuse na zoznam hviezdnych väzňov smrti. Jedným z najjasnejších znakov jeho blížiaceho sa konca je červenkastá farba, ktorú už možno vidieť voľným okom. Z neho môžete odčítať teplotu jeho vonkajších vrstiev plynu, ktoré vyžarujú toto červenkasté svetlo. Majú iba asi 3 500 stupňov. Je to oveľa chladnejšie ako napríklad na povrchu slnka, ktorého žltobiele svetlo ukazuje teploty takmer 6000 stupňov.
Miliardový objem slnka
Napriek pomerne chladnému a teda tmavému povrchu vidíme Betelgeuse ako jednu z najjasnejších hviezd na oblohe. Z jeho množstva svetla prichádzajúceho na Zem a jeho vzdialenosti sa dá vypočítať, že vyžaruje asi 100 000-krát viac svetla ako slnko. Táto veľká svietivosť napriek chladnému povrchu umožňuje iba jeden záver: Betelgeuse je veľmi veľká. Svetelný bod na oblohe je v skutočnosti obrovská hviezdna guľa s 20-krát väčšou hmotnosťou ako slnko - ale výrazne menšou hustotou: naše slnko by v nej našlo priestor asi miliónkrát. Betelgeuse je teda pravdepodobne jednou z najväčších hviezd v Mliečnej ceste, ukážkovým príkladom typu, ktorý astronómovia označujú ako „červené superobrany“.
Rovnako ako všetky hviezdy, aj Betelgeuse je ohrievaný žiarením, ktoré sa uvoľňuje, keď sa atómové jadrá zlúčia v jeho hustom, horúcom strede. A ako vo všetkých hviezdach, aj v Betelgeuse spočiatku fúzovali iba atómové jadrá vodíka s atómovými atómami hélia.
V hmotnej hviezde však tento fúzny reaktor beží na plné obrátky a spotrebuje veľa vodíka. Aj keď Betelgeuse nesvieti už 10 miliónov rokov, svoju energiu už čerpá minimálne z jedného ďalšieho zdroja: atómové jadrá hélia v ňom už dávno splývali. Tak vzniká uhlík a kyslík.
Zapálenie fúzie hélia v horúcom brušku Betelgeuse zvýšilo radiačný tlak v jeho vnútri. A to následne nafúklo jeho vonkajšie vrstvy plynu do červeného superobra, ktorého vidíme dnes. Jeho súčasný stručný popis je: horúce jadro, chladná, mimoriadne objemná škrupina, ktorá napriek tomu celkovo vyžaruje veľa svetla.
Energetická kríza, keď sa jadrá už nespájajú
Ako doplnenie energie pre túto vysokú úroveň žiarenia sa v Betelgeuse s pribúdajúcim vekom zapália nové fúzie atómových jadier, v ktorých sa postupne vytvárajú čoraz väčšie atómové jadrá: sodík, neón, horčík, kyslík atď. Nikto však nevie, ku ktorému z týchto procesov fúzie už Betelgeuse dospel je - alebo dorazil pred 640 rokmi.
Ale ak sa tam už začalo takzvané „spaľovanie kremíka“, koniec nie je ďaleko. Železo sa bude vyrábať z kremíka v zložitých jadrových reakciách. Železo však už nie je ďalším palivom pre fúzny reaktor hviezdy. Len čo sa Betelgeuse začne napĺňať železom, výroba energie z jeho hviezdnej elektrárne prestane. To tiež znižuje centrálny plyn a radiačný tlak, ktoré potom nemajú nič proti hmotnosti hviezdnej škrupiny. A potom ide všetko veľmi rýchlo. Vonkajšie plynné hmoty začnú klesať dovnútra.
Tam narazia na husté železné jadro, sú odhodené dozadu a opäť uháňajú smerom von. Chaos zrútenia a odhodenia plynných hmôt premieňa gravitačný kolaps hviezdy na výbuch vysoko zahriatej hviezdnej hmoty. Rozbiehajúce sa masy horúcich plynov budú celé týždne vyžarovať toľko svetla, koľko ich dokáže zhromaždiť veľa miliárd normálnych hviezd. Betelgeusovu supernovu možno na nebi Zeme celé týždne vidieť ako ligotavú a žiariacu „hviezdu“, ktorá bude noci rozsvietiť ako spln.
Neutrónová hviezda alebo čierna diera
Vnútorné husté jadro bývalej hviezdy však výbuch prežije a bude ďalej komprimované a kondenzované vlastnou gravitáciou. Jeho konečný stav bude závisieť od hmotnosti, ktorá mu zostane. Ak je to menej ako asi dve slnečné hmoty, jeho zrútenie sa skončí spojením atómových jadier a elektrónov za vzniku neutrónov. Výsledná „neutrónová hviezda“ bude mať iba desať až dvadsať kilometrov.
Jej hmota bude tak pevne zabalená, že aj jej vrchovatá čajová lyžička by obsahovala toľko hmoty ako vo Cheopsovej pyramíde. Ak by však zrútené bývalé centrum Betelgeuse malo obsahovať viac ako dve slnečné masy, jeho zrútenie sa neukončí nepredstaviteľne hustou neutrónovou hviezdou. V takom prípade by neexistovalo brzdenie proti ďalšiemu zrúteniu do čiernej diery.
Zatiaľ to však nie je tak ďaleko. Betelgeuse je stále nažive a žiari. Malá správa od astronóma Edwarda Guinana z University of Villanova v Pensylvánii (USA) v „Astronomer’s Telegram“ 8. decembra 2019 by sa čoskoro mohla stať jeho očakávaným nekrológom. Zo starej hviezdy urobila globálnu mediálnu hviezdu: Betelgeuse výrazne stmavla. Ako ukazujú merania jeho spektra, jeho povrchová teplota tiež poklesla o viac ako 150 stupňov.
Temný predzvesť?
Aj neskúsení pozorovatelia oblohy to uvidia na prvý pohľad: súhvezdie Orion už nevyzerá ako v pamäti. Betelgeuse, hviezda ľavého ramena, bola z nášho pohľadu donedávna siedmou najjasnejšou zo všetkých hviezd na oblohe. Teraz však nesvieti ani v prvej dvadsiatke. Na otázku Edward Guinan uviedol, že slabosť svetla Betelgeuse nielen pretrváva, ale že sa jeho jas ešte viac znížil. Ale to, že pokles jasnosti ohlasuje jeho supernovu, je všetko, len nie isté.
Väčšina astronómov dokonca nesúhlasí, napríklad Breitschwerdt: „Myslím si, že najpravdepodobnejším vysvetlením poklesu jasu je nestabilita vo výrobe energie, ktorá je u supergiantov celkom bežná.“ Výsledkom je, že Betelgeuse pulzuje a tým pravidelne mení svoju jasnosť. Edward Guinan sa tiež prikláňa k tejto interpretácii, ale zároveň poukazuje na ďalšie možné vysvetlenie: „Možno nestabilná hviezda odhodila väčší plynový mrak, ktorý sa ochladil a teraz dočasne oslabuje svetlo hviezd.“ “
V skutočnosti astronómovia dlho pozorovali viac-menej pravidelné výkyvy jasnosti Betelgeuse. Nikdy však nebola taká tma ako teraz. V každom prípade Guinan tiež tvrdí, že v súčasnosti „často pozerá do neba, aby sa ubezpečil, že na jeho mieste nesvieti oveľa jasnejšia hviezda“.
Supernova ako (pôvodný) pôvod života
Bola by to smrť, ale aj pôrodníctvo. Pretože supernovy majú podľa Guinana pre kozmos a jeho históriu veľký význam: „Nové hviezdy a nové planéty sa rodia z plynu, ktorý sa počas supernovy vyvrhuje do vesmíru.“
Mrak výbuchu každej supernovy obsahuje všetko chemické bohatstvo látok, ktoré si hviezda predtým vybudovala v horúcom bruchu počas svojich jadrových fúzií. Navyše väčšina ďalších chýbajúcich atómových jadier, ktoré hviezda nedokázala zostrojiť, ale ktoré dnes tiež patria do periodickej sústavy prvkov, sa formuje v horúčave výbuchu supernovy. Až po takomto nespočetnom množstve úmrtí hviezd sa z nudného vodíkového vesmíru stal počas svojej 13,7 miliárdročnej histórie postupne chemický raj. Iba v ňom mohol vzniknúť život - aspoň raz tu na zemi, možno aj inde.
viac na túto tému
Astronómia Vo vesmíre objavená ďaleká hviezda
Ak niekedy v nadchádzajúcich týždňoch, mesiacoch alebo rokoch skutočne zažijeme supernovu Betelgeuse, nemali by sme sa čudovať iba nad nebeskou podívanou. Mali by sme tiež pamätať na to, že sme hviezdny prach a že hviezdy v našich mozgoch si uvedomili, odkiaľ pochádza.