Betelgeuse on ollut viime aikoina median huomion keskipisteessä. Punainen superjätti on lähestymässä elämänsä loppua, ja kun tähti, joka on 10 kertaa Auringon massa, kuolee, se sammuu upealla tavalla.
Kun kirkkaus on hiljattain pudonnut vuosisadan alimpaan pisteeseen, monet avaruuden harrastajat ovat innoissaan siitä, että Betelgeuse voisi pian mennä supernovaksi räjähtäen häikäisevillä ilotulitteilla, jotka näkyvät jopa päivänvalossa.
Vaikka kuuluisa tähti Orionin olalla todennäköisesti kuolee seuraavien miljoonan vuoden aikana – käytännössä pari päivää kosmisessa ajassa – tutkijat väittävät, että sen tummuminen johtuu tähden sykkeestä. Tämä ilmiö on suhteellisen yleinen punaisten supergiganttien keskuudessa, ja Betelgeusen tiedetään olleen tässä ryhmässä vuosikymmenien ajan.
Sattumalta Kalifornian yliopiston tutkijat Santa Barbarassa ovat jo ennustaneet supernovan kirkkautta, jota voi esiintyä, kun Betelgeusen kaltainen sykkivä tähti räjähtää.
Fysiikan tohtoriopiskelija Jared Goldberg julkaisi tutkimuksen P.I.:n johtajan Lars Buildstenin kanssa. Kavli (KITP) ja Gluckin fysiikan professori ja KITP: n vanhempi tutkija Bill Paxton, joka kertoo kuinka tähden syke vaikuttaa myöhempään räjähdykseen, kun se vaikuttaa. Artikkeli ilmestyy Astrophysical Journal -lehdessä.
“Halusimme tietää, miltä se näyttäisi, jos sykkivä tähti räjähtäisi eri sykytysvaiheissa”, kertoi Goldberg, National Science Foundationin tutkija. 'Aikaisemmat mallit ovat yksinkertaisempia, koska ne eivät sisällä ajasta riippuvia aaltoileva vaikutuksia.'
Kun Betelgeusen kokoinen tähti loppuu lopulta materiaalista, joka yhdistyy keskelle, se menettää ulkoisen paineen, joka esti sitä romahtamasta omalla valtavalla painollaan. Tuloksena oleva ytimen romahtaminen tapahtuu puolessa sekunnissa, paljon nopeammin kuin tähden pinnan ja pulleampien ulkokerrosten havaitseminen vie.
Kun rautaydin romahtaa, atomit hajoavat elektroneiksi ja protoneiksi. Ne yhdistyvät muodostaen neutroneja, ja prosessin aikana ne vapauttavat korkean energian partikkeleita, joita kutsutaan neutriineiksi. Yleensä neutriinot tuskin ovat vuorovaikutuksessa muun aineen kanssa – 100 biljoonaa niistä kulkee kehosi läpi sekunnissa törmäämättä.
Supernovat ovat kuitenkin maailmankaikkeuden voimakkaimpia ilmiöitä. Ytimen romahtamisen yhteydessä tuotettujen neutriinojen lukumäärä ja energiat ovat niin suuria, että vaikka vain pieni osa törmää tähtimateriaaliin, on yleensä enemmän kuin tarpeeksi laukaista tähti räjähtävä isku.
Tuloksena oleva räjähdys osuu tähtien ulkokerroksiin hämmästyttävällä energialla, mikä luo räjähdyksen, joka voi hetkellisesti peittää koko galaksin valon. Räjähdys pysyy kirkkaana noin 100 päivän ajan, koska säteily voi paeta vasta, kun ionisoitu vety yhdistyy kadonneiden elektronien kanssa ja muuttuu jälleen neutraaliksi.
Supernovan ominaisuudet vaihtelevat tähden massan, räjähdyksen kokonaisenergian ja, mikä tärkeintä, sen säteen mukaan. Tämä tarkoittaa, että Betelgeusen aaltoilu vaikeuttaa ennustamista, kuinka se räjähtää.
Tutkijat havaitsivat, että jos koko tähti sykkii yhtenäisesti – hengittää sisään ja ulos, jos haluat – supernova käyttäytyy ikään kuin Betelgeuse olisi staattinen tähti tietyllä säteellä. Tähden eri kerrokset voivat kuitenkin värähtelemään toisiaan vastaan: ulkokerrokset laajenevat ja keskikerrokset supistuvat ja päinvastoin.
“Tähden puristetusta osasta tuleva valo on heikompaa”, Goldberg selitti, “aivan kuten voimme odottaa kompakteemmalta, ei sykkivältä tähdeltä.” Samaan aikaan tähtien osista, jotka olivat laajenemassa, valo näyttäisi kirkkaammalta, ikään kuin se olisi peräisin suurelta, ei-sykkivältä tähdeltä.
Goldberg aikoo esittää fyysisen professorin Andy Howellin ja KITP-tutkijan Evan Bauerin kanssa American Astronomical Society's Notes to Research -lehden, jossa esitetään yhteenveto erityisesti Betelgeuselle suorittamiensa simulaatioiden tuloksista.
Lähteet: Kuva: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
