Что происходит с Бетельгейзе и почему ее атмосфера становится все более странной

Бетельгейзе трудно назвать спокойной звездой. Красный сверхгигант постоянно пульсирует, выбрасывает вещество и меняет яркость, а его огромная атмосфера совсем не похожа на аккуратную сферическую оболочку. Новые наблюдения ALMA показали, что за последние годы она стала еще более неоднородной и асимметричной. На звезде существуют гигантские горячие области, причем расположение некоторых из них может быть связано с недавно обнаруженным небольшим компаньоном Бетельгейзе.

Особый интерес к звезде возник после Великого потускнения 2019–2020 годов. Тогда видимая яркость Бетельгейзе снизилась примерно в 2,5 раза, и даже появились предположения о приближающемся взрыве сверхновой. Последующие исследования предложили гораздо менее катастрофическое объяснение: свою роль сыграли охлаждение части поверхности и выброшенное звездой вещество, из которого сформировалась пыль, частично заслонившая свет.

Но Великим потускнением загадки Бетельгейзе не закончились. Это один из ближайших к нам красных сверхгигантов – звезд на поздней стадии эволюции, которые интенсивно теряют массу и в конечном итоге должны закончить существование взрывом сверхновой. Когда именно это произойдет с Бетельгейзе, неизвестно. В астрономическом смысле она действительно приближается к финалу жизни, но это вовсе не означает, что взрыв следует ожидать завтра или даже в ближайшие столетия.

Команда под руководством Билла Дента использовала Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку ALMA для исследования слоя непосредственно над видимой поверхностью звезды. Комплекс из 66 антенн в чилийской пустыне Атакама способен работать как единый гигантский радиотелескоп. Чем дальше друг от друга находятся используемые антенны, тем более мелкие детали удается различить.

В результате астрономы получили изображения с угловым разрешением около семи миллисекунд дуги. Чтобы представить этот масштаб, исследователи приводят впечатляющее сравнение: такое разрешение позволило бы различать на поверхности Луны объект размером примерно 13 метров. Для звезды, находящейся от нас на расстоянии сотен световых лет, это возможность практически рассматривать структуру ее атмосферы.

Сравнение с наблюдениями ALMA 2015 года показало заметные изменения. Внутренняя атмосфера Бетельгейзе стала более пятнистой и асимметричной. Некоторые горячие области оказались приблизительно на 800 градусов горячее окружающего газа. Но особенно интересно то, что по поверхности распределены своеобразные температурные пики и впадины, которые могут быть проявлением гигантской конвекции.

Конвекция знакома нам и по Солнцу. Горячее вещество поднимается из глубины, охлаждается и затем опускается обратно. Солнечная поверхность поэтому напоминает кипящую крупу из огромного количества гранул. У Бетельгейзе масштаб совершенно иной. Звезда настолько велика, что на ее поверхности может существовать сравнительно небольшое число колоссальных конвективных ячеек, каждая из которых занимает значительную часть видимого диска.

Причем эти образования необязательно быстро исчезают. Самая яркая горячая область наблюдалась еще в данных 2015 года. Это указывает на возможность существования достаточно устойчивых конвективных структур. Еще необычнее их расположение: наиболее заметные горячие области выстраиваются преимущественно вдоль определенного направления, словно у хаотичной на первый взгляд атмосферы существует скрытая геометрия.

И здесь появляется новый участник истории – небольшая звезда-компаньон. В 2026 году астрономы получили убедительные свидетельства существования близкого спутника Бетельгейзе. Если плоскость его орбиты действительно совпадает с экваториальной плоскостью сверхгиганта, направление наиболее устойчивых горячих областей может соответствовать полярным регионам Бетельгейзе.

Это еще не доказывает, что спутник непосредственно создает горячие пятна. Возможна более сложная картина, в которой вращение звезды, ее конвекция и присутствие компаньона связаны между собой. Например, полярные области могут поддерживать более устойчивые конвективные потоки. Чтобы проверить такую гипотезу, необходимо точнее определить орбиту спутника и продолжить наблюдать за изменением структуры атмосферы.

Почему астрономам настолько важны эти детали? Красные сверхгиганты постоянно теряют огромное количество вещества. Газ покидает их внешние слои, формирует звездный ветер, а затем попадает в межзвездную среду. Вместе с ним космос получает химические элементы, которые впоследствии могут войти в состав новых звезд и планет. Но механизм, позволяющий веществу подняться из атмосферы гиганта и окончательно покинуть звезду, до сих пор понят не полностью.

Гигантские конвективные ячейки способны быть одной из частей этого механизма. Они переносят энергию и вещество наружу, создают локальные температурные неоднородности и могут помогать формированию выбросов. Если выяснится, что близкий компаньон дополнительно изменяет структуру атмосферы, модели потери массы красными сверхгигантами придется учитывать еще и взаимодействие звезд.

Поэтому Бетельгейзе интересна астрономам не только вопросом о том, когда она взорвется. Перед нами редкая возможность наблюдать сравнительно близкий красный сверхгигант с такой детализацией, что его поверхность перестает выглядеть светящейся точкой и превращается в динамический мир. Огромные горячие области появляются и сохраняются, атмосфера теряет симметрию, вещество покидает звезду, а рядом движется небольшой спутник. Наблюдая за этим процессом, астрономы фактически получают возможность изучать последние стадии жизни массивной звезды почти в реальном времени.