Nasza słodka, pulchna Betelgeza

Poniższy tekst poświęcę prawdopodobnie najpopularniejszej kosmicznej celebrytce. W końcu trudno zignorować kogoś terroryzującego całe sąsiedztwo, groźbą rychłego wysadzenia się w powietrze. A tak właśnie o atencję zabiega słynna Betelgeza.

Supernowa po sąsiedzku

Wszechświat jest na tyle duży, że nawet tak majestatyczne i potężne wydarzenia jak wybuchy supernowych, nie stanowią żadnej sensacji. Choćby tylko co tysięczna gwiazda miała ulegać rozsadzeniu, nadal mielibyśmy w Drodze Mlecznej 200-400 milionów takich tykających bomb – zaś ogólnie całe miliardy. Mniej więcej co minutę, gdzieś w bezkresnym kosmosie, może właśnie w tym momencie, eksploduje gwiazda, dając początek jakiejś fantazyjnej mgławicy. 

Nie zmienia to faktu, że ludzka perspektywa jest znacznie skromniejsza. Zamieszkujemy kosmiczne peryferia, drepcząc po powierzchni maleńkiego świata i budujemy swoją cywilizację przez okres krótszy niż milionowa część życia przeciętnej gwiazdy. Dla nas supernowa to zjawisko rzadkie oraz nieporównywalne w swej skali z niczym innym. Wszystko dlatego, że – na nasze szczęście – nie każda gwiazda kończąc swój żywot idzie w ślady talibów. Co najmniej trzy czwarte składu galaktyk stanowią flegmatyczne żółte bądź czerwone karły. Do takiej kategorii należy również Słońce, które nawet gdyby bardzo chciało, to nie spełnia fizycznych warunków pozwalających eksplozję. Nasze sąsiadki prezentują się jeszcze mizerniej: na układ Alfa Centauri składają się trzy karły, Lalande 21185 jest dwukrotnie, Gwiazda Bernarda czterokrotnie, zaś Wolf 359 prawie dziesięciokrotnie mniej masywny od Słońca. Syriusz A wydaje się dorodniejszy, ale nawet w połowie nie na tyle, aby skończyć jako supernowa. 

Puszyści żyją krócej

Tu na scenę wchodzi Betelgeza. Ogromna, czerwona kula wodoru i helu, o średnicy prawie półtora miliarda kilometrów. Tysiąc razy większa od Słońca i dwudziestokrotnie od niego masywniejsza. Ustawiona pośrodku Układu Słonecznego, zajmowałaby obszar aż po orbitę Jowisza. Rozdęty gigant.

Gwiazda Betelgeza
Układ Słoneczny na tle Betelgezy.

Istnieją większe gwiazdy, ale Betelgezę wyróżniają dwie ważne cechy. Po pierwsze leży stosunkowo blisko. 460 lat świetlnych może wydawać się sporym dystansem, ale w zestawieniu ze średnicą galaktyki (~100 tys. lat świetlnych) nie robi większego wrażenia i wystarczy do skutecznego podglądania naszej bohaterki w akcji. Po drugie, Betelgeza jest czerwonym nadolbrzymem nieubłaganie zbliżającym się do końca swych dni – a przy gwieździe o tych gabarytach oznacza to prawdziwe widowisko. Już od jakiegoś czasu ogromna gwiazda zdradza oznaki błyskawicznego wyczerpywania zapasów paliwa koniecznego do podtrzymywania procesów termojądrowych. To naturalna kolej rzeczy: wodór przechodzi syntezę w hel, węgiel, tlen i tak dalej. Na końcu w jądrze zaczynają się pojawiać pierwiastki najstabilniejsze, głównie żelazo, nienadające się do dalszej syntezy. Następuje nagłe odcięcie paliwa, siła rozpychająca gwiazdę od środka zanika dając zwyciężyć miażdżącej grawitacji. Zewnętrzne warstwy olbrzyma spadają do środka aby po chwili odbić się z wyzwoleniem potwornej ilości energii.

Taki scenariusz pisany jest Betelgezie, i to już niebawem. Kiedy dokładnie?

Jak będzie to będzie

Niemal co roku, odkąd pamiętam, trafiam na jakiś tekst wieszczący, że na dniach ujrzymy na niebie oszałamiającą supernową. W tym sezonie również nie zostałem zawiedziony, a facebookowe wydarzenie Wezmę udział w wybuchu Betelgezy (oznaczone na wczoraj) zgromadziło aż 13 tysięcy oczekujących. Tym, że eksplozji się nie doczekaliśmy nie jestem szczególnie zdziwiony.

Owszem, tak jak wcześniej wspomniałem, Betelgeza bez wątpienia znajduje się w stanie agonii. Już w XIX stuleciu, pracujący przy teleskopie na Przylądku Dobrej Nadziei John Herschel (syn słynnego Williama Herschela) dostrzegł, że z czerwoną gwiazdą dzieje się coś niepokojącego. Według jego notatek, lewy róg gwiazdozbioru Oriona już wtedy drastycznie zmieniał swoją jasność. Momentami swym blaskiem przyćmiewał nawet Rigela – jeszcze masywniejszego błękitnego olbrzyma – aby po jakimś czasie spaść dopiero na czwartą lokatę. Ówcześni astronomowie nie znali cyklu ewolucji gwiazdy, ale dzięki tym zapiskom obecnie wiemy, że przedśmiertne drgawki trapią Betelgezę nie od wczoraj.

Miejsce Betelgezy na niebie

Kiedy więc nastąpi ostateczny koniec? Może jutro, może w przyszłym roku, a może za dwadzieścia lat. Być może Betelgeza eksplodowała wczoraj, ale dowiemy się o tym dopiero w XXV wieku, gdy jej światło przemierzy 460 lat świetlnych docierając do naszych oczu i teleskopów. Wierzcie lub nie, ale są to bardzo konkretne szacunki – tyle, że w astronomicznej skali czasu. Już uczeni generacji Herschela mogli wyczekiwać pojawienia się supernowej, a my w zasadzie obserwujemy to samo co oni. Gwiazda spęczniała, cyklicznie przygasa i jaśnieje, ma coraz mniej regularny kształt. Pamiętajmy jednak, że to co nam wydaje się pokoleniem lub całą epoką, z punktu widzenia obiektów kosmicznych – funkcjonujących od stek milionów do miliardów lat – pozostaje zaledwie drobną chwilą.

Zatem, jeśli widzicie gdzieś dokładną dzienną datę eksplozji gwiazdy, traktujcie ją z przymrużeniem oka. Agonia dzieje się na naszych oczach, ale wyznaczenie konkretnego dnia byłoby trudniejsze niż przewidzenie momentu porodu dziecka z dokładnością co do sekundy.

Zaboli?

Kolejne mity związane są z konsekwencjami śmierci Betelgezy. Niejeden piewca apokaliptycznych wizji przekonuje, że to właśnie nieodległa supernowa zaważy na przyszłych losach cywilizacji, a być może całego ziemskiego ekosystemu. Zgodnie z nimi, najbezpieczniej byłoby przesiedzieć najbliższe lata w schronach o grubych, żelbetonowych ścianach.

Zamiast chować głowę w piasek, przyjrzyjmy się faktom i posiadanej wiedzy. Wyobraźcie sobie obiekt znacznie większy niż wszystkie ciała Układu Słonecznego razem wzięte, który zostaje rozsadzony na strzępy z monstrualną siłą. Tak, eksplozja supernowej typu II z całą pewnością należy do najbardziej energetycznych i donośnych zjawisk spotykanych w naturze. Materia gwiazdy zostanie rozrzucona na obszarze kilku, kilkunastu lat świetlnych, kształtując barwną mgławicę. Gdyby Betelgeza leżała w miejscu Proximy Centauri, fala uderzeniowa niosąca ogromne ilości gazów i pyłów, mogłaby swoim impetem bez trudu zdemolować Układ Solarny. Na nasze szczęście od epicentrum katastrofy dzieli nas nie kilka, lecz kilkaset lat świetlnych, więc nie musimy spodziewać się, że coś nas “zdmuchnie”.

Jedyne wątpliwości co do ziemskiego bezpieczeństwa budzi pożegnalny błysk Betelgezy. To normalne, że w chwili eksplozji emitowana jest ogromna ilość energii, która pod postacią fotonów pomknie we wszystkie strony z prędkością światła. Pewna część tego promieniowania przybierze najwyższą częstotliwość, zabójczych promieni gamma. Tu jednak znów fortuna nam sprzyja, gdyż zdecydowana przewaga tych promieni wydostanie się z konającej gwiazdy w dwóch wąskich, przeciwległych wiązkach, wybiegających wzdłuż osi jej obrotu. Szansa na wycelowanie strumienia fotonów gamma akurat w Ziemię jest mała sama w sobie, a dodatkowe ukojenie przyniosły zdjęcia Teleskopu Hubble’a, wedle których oś Betelgezy przebiega całe lata świetlne od naszego rewiru. Pozostałe promieniowanie, po pokonaniu dystansu około 50 lat świetlnych, osłabnie na tyle aby nie stanowić żadnego zagrożenia

Betelgeza supernowa
Być może tak będzie wyglądać na nieboskłonie eksplodująca Betelgeza.

Nie zmienia to faktu, że czeka nas niesamowity spektakl. Gdy w średniowieczu na nieboskłonie zabłysnęła supernowa SN 1054, przez miesiąc przyćmiewała ona Wenus osiągając wielkość gwiazdową m=-6 (gdzie niższa liczba, oznacza większą obserwowalną jasność). Jeżeli wtedy wybuchająca gwiazda oddalona o ponad 6 tysięcy lat świetlnych przez miesiąc stanowiła najjaśniejszy punkt na niebie po Słońcu i Księżycu, to możemy śmiało popuścić wodze wyobraźni. Pogłoski o dwóch Słońcach są przesadzone, ale Betelgeza leży trzynastokrotnie bliżej od SN 1054 i niewykluczone, że uzyska m=-17. Tym samym przebije blaskiem tarczę Księżyca w pełni, zdecydowanie wyróżniając się zarówno w nocy jak i za dnia, fundując nam niezapomniane widoki przez co najmniej kilka tygodni. Z biegiem czasu, ulegające rozproszeniu resztki cielska upadłej gwiazdy stracą temperaturę, by po 4-5 latach zupełnie zniknąć z naszych oczu.

Literatura uzupełniająca:
N. Henbest, Życie gwiazdy, [w:] Współczesna nauka bez tajemnic, pod red. R. Fifielda, Poznań 2000;
D. Goldsmith, N. de Grasse Tyson, Wielki początek. 14 miliardów lat kosmicznej ewolucji, Warszawa 2007;
Betelgeuse will explode someday, [online: http://earthsky.org/brightest-stars/betelgeuse-will-explode-someday];
J. Scudder, Astroquizzical: What happens when Betelgeuse explodes?, [online: https://medium.com/starts-with-a-bang/astroquizzical-what-happens-when-betelgeuse-explodes-c98e4673eaed].
Przemyślenia o entropii Kwantowe interpretacje: czasowa transakcja Cramera Historia pewnego zdjęcia