Betelgeza, jasna, czerwona gwiazda w gwiazdozbiorze Oriona jest już na ostatnim etapie swojego życia. Pewnego dnia eksploduje jako supernowa. Na przełomie 2019 i 2020 roku nagle i niespodziewanie przygasła. Niektórzy żartowali wówczas, że wkrótce może wybuchnąć! Nie doszło jednak do tego, ale gdyby tak się stało? Czy ta eksplozja wpłynie wówczas na ziemskie życie?
Dobra wiadomość: jeśli Betelgeza wybuchnie, będzie to miało miejsce na tyle blisko nas, by dać spektakularny pokaz światła na niebie, ale i na tyle daleko, że nie wyrządzi nam na Ziemi żadnej krzywdy. Odpowiadając zaś na pytanie o jej odległość – Betelgeza jest oddalona od nas o około 724 lata świetlne. Otrzymanie takiej odpowiedzi, nawet dla dość bliskiej gwiazdy, bywa jednak zaskakująco trudne.
Dopiero w ciągu ostatnich 30 lat astronomowie dokonali dokładniejszych pomiarów odległości do Betelgezy i innych pobliskich gwiazd. To zasługa zastosowania nowych technologii. Wszystko zaczęło się w 1989 roku, gdy Europejska Agencja Kosmiczna uruchomiła teleskop Hipparcos (nazwany tak na cześć słynnego greckiego astronoma Hipparchusa). W ciągu kilku lat obserwacji kosmiczny teleskop Hipparcos dostarczył dane o paralaksie i odległości dla ponad 100 000 stosunkowo bliskich gwiazd. Te właśnie pomiary stały się podstawą oszacowania większości odległości do znanych gwiazd na niebie.
Czym jest paralaksa? Każdy kto kiedykolwiek oglądał pobliski obiekt (na przykład znajdujący się na Ziemi) z dwóch różnych miejsc, mógł zauważyć, jak zmienia się jego położenie względem odległych punktów, czyli obiektów leżących dużo dalej w tle. To właśnie efekt zwany paralaksą. Astronomowie w podobny dokonują pomiarów pozycji pobliskiej gwiazdy na niebie względem znacznie bardziej od nas odległych gwiazd tła, ale w odstępie sześciu miesięcy. W takim czasie Ziemia przemieszcza się na przeciwną stronę swojej orbity wokół Słońca. W ten sposób dwa niezależnie miejsca obserwacji gwiazdy są oddalone od siebie o około 300 milionów km, czyli właśnie o średnicę orbity Ziemi. Różnica we względnym położeniu pobliskiej gwiazdy widzianej z tych dwóch miejsc pozwala wtedy wyznaczyć tak zwany kąt paralaksy i ostatecznie obliczyć odległość do tej bliskiej gwiazdy.
Już starożytni greccy astronomowie rozumieli pojęcie paralaksy, ale nie mieli technologii umożliwiającej wykonywanie bardzo dokładnych pomiarów kątowych na niebie. W rezultacie pomiary paralaksy gwiazd kończyły się przez długi czas niepowodzeniem, aż do momentu, gdy w 1838 roku udało się to niemieckiemu astronomowi Friedrichowi Besselowi. Użył w tym celu teleskopu i choć jego dwa stanowiska obserwacyjne znajdowały się na przeciwnych stronach ziemskiej orbity, z dużym trudem udało mu się dostrzec niewielkie przesunięcie kątowe pozycji mierzonego obiektu na niebie. Wystarczyło to jednak do wyznaczenia odległości 11 lat świetlnych do pobliskiej gwiazdy 61 Cygni.
Kiedy patrzy się z dwóch różnych miejsc, można zauważyć niewielkie przesunięcie pozycji bliskiej gwiazdy w stosunku do bardziej odległych gwiazd tła. W przypadku obserwacji prowadzonych z Ziemi w odstępie 6 miesięcy odległość między tymi dwoma miejscami to po prostu średnica orbity Ziemi. Kąt alfa to właśnie kąt paralaksy. Źródło: P.wormer/ Wikimedia Commons.
Oryginalne dane z satelity Hipparcos dały z kolei dla Betelgezy paralaksę równą 7,63 milisekund łuku. To mniej więcej jedna milionowa (!) szerokości Księżyca w pełni. Obliczenia oparte na tej paralaksie wskazywały na odległość gwiazdy wynoszącą około 430 lat świetlnych.
Betelgeza jest jednak gwiazdą zmienną. Oznacza to, że jej obserwowana jasność okresowo zmienia się w czasie – w tym przypadku dość zresztą wyraźnie. Niedawno mieliśmy okazję zaobserwować najsilniejszy jak dotąd spadek jasności Betelgezy. Wtedy też zaczęły się poważne trudności z oszacowaniem jej odległości. Kolejne badania wykazały do tego błędy w metodach redukcji danych z Hipparcosa dla gwiazd zmiennych. Próba poprawienia tych błędów zaowocowała na nowo wyznaczoną paralaksą dla gwiazdy, równą teraz 5,07 milisekund łuku. To z kolei zmieniło szacowaną odległość do Betelgezy z 430 do około 643 lat świetlnych (plus minus 46 lat świetlnych).
Porównanie zdjęć konstelacji Oriona z lutego 2012 r. (po lewej) i lutego 2020 r. (po prawej). Pokazują one niezwykle silny spadek jasności Betelgezy. Źródło: Wiki/
To nie koniec. W 2017 roku astronomowie opublikowali nowe obliczenia, które jeszcze bardziej doprecyzowały paralaksę Betelgezy: do 4,51 milisekund łuku. Nowa analiza danych z Hipparcosa obejmowała dodatkowo obserwacje z kilku naziemnych radioteleskopów. Dzięki temu gwiazda „znalazła się” odtąd w odległości około 724 lat świetlnych od nas, a dokładniej między 613 a 881 lat świetlnych, uwzględniając niepewności pomiarowe. Czy da się poprawić i te wyniki?
Misja astrometryczna Gaia (ESA) stawia sobie za cel stworzenie ogromnej, trójwymiarowej mapy naszej Galaktyki – Drogi Mlecznej. Przy trzecim upublicznieniu danych z Gai w czerwcu 2022 roku ESA podała do wiadomości, że jest już w posiadaniu szacunkowych paralaks dla prawie 2 miliardów gwiazd w Galaktyce. To powinno teoretycznie rozwiązać zagadkę odległości głównej bohaterki tego artykułu. Problem jednak w tym, że Betelgeza… nie jest wcale jedną z tych gwiazd. Mówiąc dokładniej, nie można użyć Gai do wyznaczenia jej dokładniejszej odległości, bo Betelgeza jest po prostu... zbyt jasna dla czujników tego instrumentu.
Od czasów odkryć Bessela do startu programu Hipparcos w 1989 roku astronomowie skompletowali zaledwie kilka tysięcy paralaks. Proces wyznaczania odległości do gwiazd tą metodą jest niełatwy z wielu względów. Niezwykle małe kąty na niebie do zmierzenia, niedoskonałości instrumentów i nieprzejrzystość ziemskiej atmosfery utrudniają te pomiary, czyniąc je dość niepewnymi. Atmosfera zaburza na przykład wszystkie obserwacje prowadzone z powierzchni Ziemi, nawet z bardzo ciemnych i suchych miejsc, takich jak pustynie czy szczyty gór. Jednak satelita Hipparcos, prowadzący obserwacje z przestrzeni kosmicznej, przekracza przynajmniej ograniczenia narzucane przez ziemską atmosferę i uzyskał dzięki temu dane o położeniu gwiazd z niespotykaną jak na swoje czasy precyzją. Astronomowie kontynuują dziś udoskonalanie tych pomiarów dzięki coraz nowszym innowacjom w konstrukcji instrumentów obserwacyjnych, jak i w samej analizie danych, wykorzystując przy tym obserwatoria naziemne i kosmiczne.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Opublikowano nowy katalog z paralaksami 112 tysięcy gwiazd
- Betelgezaskop – teleskop dedykowany do obserwacji powierzchni α Orionis
- Chcesz na bieżąco monitorować jasność Betelgezy? Obserwuj konto Betelgeuse Status na Mastodonie.
Źródło: Earthsky.org
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Teleskop ALMA uchwycił obraz Betelgezy na falach submilimetrowych. Ukazuje on coś, czego prawie nigdy tu nie widzimy: fragment gorącego gazu lekko odstający od rozbudowanej atmosfery tego czerwonego olbrzyma (około godziny 8).To po prostu wygląda niestabilnie! Źródło: ALMA.
