A Betelgeuse-ről | MCSE

A Betelgeuse-ről

A látványt máig sem felejtem el. Elbűvölt az Orion-öv három tündöklő csillaga,
lenyűgözött a Rigel (ß Orionis) kék sziporkázása és a Betelgeuse (alfa Ori)
méltóságteljes
vöröses ragyogása. Az Orion máig is kedves csillagképem, a benne fellelhető "kincseket", a nagy kiterjedésű, fényes gáz-és porködöt (M 42-43),
a szorosabb vagy tágabb csillagpárokat, az érdekesebb változócsillagokat – pl.
a maximumban is vérpirosan fénylő U Orionist – sokszor elnézegetem. Az "égi
óriás" bal vállát, a Betelgeuse-t már szabadszemes változócsillagként
is gyakran megfigyelem.
A Betelgeuse azonban nem csak érdekes változó, de sok szempontból figyelmet
érdemlő csillag; a csillagászati kutatások történetében is néha vezető szerepet
kapott. Így például az első csillagok közé tartozott, amelyeknek hőmérsékletét
sikerült meghatározni, az első csillag volt, amelynek valódi átmérőjét közvetlenül
lemérték. Sok sajátsága azonban ma is vitatott, néhány jellemző adatát csupán
ez utóbbi években sikerült meghatározni.
Így többek között vitatják a csillag nevének eredetét, jelentését is. Az Orion
csillagkép szinte minden ősi nép mondavilágában egy égi Óriást, Vadászt vagy
Harcost jelképez; a középkori mohamedánoknál is az Ég Óriásának tartották.
A
legelfogadottabb névmagyarázat szerint a Betelgeuse megnevezés az arab Beit
Algeuze vagy Bet Elgueze megnevezés "európaizált" rontása, de maga
az arab megnevezés is egy korábbi név, talán az Ibt al Jauzah = az "Óriás
hónalja" név elrontott formája. Szanszkrit neve is erre utal: a Bahu főnév
egyszerűen emberi felsőkart jelent. Johannes Bayer német amatőr égbolttérképész
jelölte először az Orion csillagképen belül a görög kis alfával.
Égi koordinátái 2000-re: rektaszcenziója 5h 55m 10,3s, deklinációja +7,407°.
Látszólagos fényességét a különböző időben készült csillagjegyzékek kissé eltérően
adják meg, közepes fényessége +0,47 fényrend (magnitúdó), ezért általában az
égbolt 20 legfényesebb csillaga közé sorolják. Valódi, ún. abszolút fényessége
– amilyen fényesnek akkor látnánk, ha kereken 10 parsec, azaz 32,6 fényév (fé)
távolságra lenne a Naptól – a Hipparcos műhold legújabb adataiból számolva -5,14
magnitúdó. (A látszólagos vizuális fényességet – ahogyan szabad szemmel érzékeljük
– mv-vel, az abszolút fényességet Mv-vel szokás jelölni.) Mivel a Nap ugyanekkora
távolságból csak +4,6 Mv-nek látszana, a Betelgeuse majdnem 10 fényrenddel,
azaz tízezerszerte fényesebb a Napnál.
Ahhoz, hogy a Betelgeuse (vagy bármely csillag) abszolút fényességét megállapíthassuk,
ismernünk kell a látszólagos fényességén kívül a távolságát. Ennek meghatározása
azonban sokáig bizonytalan volt, csupán az derült ki, hogy a "klasszikus" távolságmérési
módszerekkel nem lehet biztos eredményekre jutni. Ez pedig annyit jelent, hogy
a Betelgeuse aránylag nagyon messze van a Naptól, távolsága felülmúlja
a 300 fényévet. Csupán az elmúlt években, a Hipparcos asztrometriai műhold
segítségével sikerült pontosabb eredményt elérni.
Az újabb mérések szerint a Betelgeuse ún. parallaxis szöge: pi=0,00763 ívmásodperc,
ami megfelel 131,1 parsecnek. Ismeretes, hogy a csillagok esetében a parallaxis
alatt azt a szöget értjük, amely alatt az adott csillagról a Föld pályájának
fél nagytengelyét látnánk, a parsec távolság pedig a parallaxis szögének reciprok
értéke: 1/pi. Mivel 1 parsec egyenlő 3,26 fényévvel, a Betelgeuse távolsága fényévekben
427 fé.
A csillag hőmérsékletét először a magyar Harkányi Béla (1869-1930) határozta
meg 1902-ben. Számításai jól egyeznek a ma elfogadott értékkel. Eszerint a Betelgeuse
felszíni ún. effektív hőmérséklete 3200 Kelvin fok; vagyis nagyjából fele a
napfelszínének (5800° K). A Betelgeuse tehát alacsony hőmérsékletű csillag,
felületének egységnyi területe aránylag kevés energiát bocsát ki. Nagy távolsága
ellenére mégis fényesnek látjuk. Ez azzal magyarázható, hogy a csillag felszíne
igen nagy, jóval felülmúlja a Napét: a Betelgeuse óriás csillag. Már Harkányi
is megállapította, hogy legalább néhány tucatszor nagyobb a Napnál, később a
pontosabb távolságbecslések alapján átmérőjét 300-400 napátmérőre becsülték.
1920-ban azután a Wilson-hegyi 2,5 méteres távcsőre szerelt speciális berendezéssel
– ún. optikai interferométerrel – A. A. Michelson és munkatársai közvetlenül
is megmérték a csillag látszólagos szögátmérőjét, amelynek értékére 0,044 ívmásodpercet
kaptak. Ebből a (most már jól ismert) távolságadata révén kiszámítható a csillag
valódi átmérője. A csillag legkisebb átmérője a Napénak 480-szorosa, vagyis
670 millió kilométer; de egyes időpontokban 740-szeres napátmérőnyire is felfúvódik
(1000 millió kilométerre). Ha a Betelgeuse-t a Nap helyébe tennénk, úgy a felülete
túlnyúlna a Mars pályáján!
A Betelgeuse élénk vörös színe már az ókori csillagászoknak is feltűnt. Ma már
tudjuk, hogy a vörös szín a csillag fotoszférájának alacsony hőmérsékletétől
származik. A mai színkép- és fényerősség osztályzási rendszer szerint a Betelgeuse
fényes vörös szuperóriás, színképtípusa: V M2 (a római ötös a szuperóriás csillagok
jelzése a Hertzsprung-Russel diagrammban). E típus kezdeti tömege a Nap tömegének
12-15-szöröse.
Azt azonban csak aránylag későn, 1836-ban fedezte fel John Herschel, hogy a
Betelgeuse fényessége is változik. A több mint másfél évszázadra terjedő megfigyelési
sorozat alapján úgy tűnik, hogy a csillag fénye 0,2-1,2 magnitúdó között ingadozik.
A fényesség hullámzásában egy 2060 napos szakaszosság mellett 150 és 300 napos
ingadozás is jelentkezik. Feltehető, hogy a Betelgeuse gázgömbje lüktet: összehúzódik
és kitágul. Erre mutat az átmérőre vonatkozó méréssorozat.
Másfél évtizeddel ezelőtt azonban az USA Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumának
kutatói egy kis optikai ravaszsággal (ún. foltinterferencia-méréssel) arra
az
eredményre jutottak, hogy a csillag felületén időről időre nagy kiterjedésű
sötétebb foltok mutatkoznak. Ezért nem zárható ki, hogy a fényváltozást – legalábbis
részben – ezek a "csillagfoltok" hozzák létre. Újabb vizsgálatok
azonban vitatják a foltok létezését. Mindenesetre a Betelgeuse folt-tevékenységének
kérdése és a fényváltozás oka, lezajlása még tisztázásra vár. Érdemes hát,
akár
szabad szemmel is rendszeresen becsülni a csillag fényességét.
Ugyancsak tisztázásra vár még a Betelgeuse kísérőinek kérdése is. Jelenlegi
megfigyelések szerint a fényes vörös csillag körül két, nagyon halvány kísérő
is kering. Ezek egyike a keringés során időnként belemerül a Betelgeuse külső,
nagyon ritka gázrétegeibe.
Az eddigi ismereteink szerint a Betelgeuse öregedő, élete végéhez közeledő csillag.
Belsejében a hidrogén nagy része már héliummá alakult. Ezért a csillag központi
magjában már a hélium atomok alakulnak át nehezebb elemek atommagjaivá. Ezt
az igen forró központi magot egy vékonyabb burok veszi körül, ahol még a hidrogén-hélium
átalakulás folyik. Eközben a csillag a külső gázburkát mintegy szétfújja, így
átmérője óriásivá duzzad. Arra azonban még nincsen megbízható válasz, vajon
a fejlődés végén a csillag külső gázrétegei gyűrűsköddé alakulnak-e, vagy lassú
ütemben szétszóródnak a térben?

A Betelgeuse-ről

Akkoriban
már átböngésztem néhány népszerűsítő könyvet, és az ábrákról az Orion jellegzetes
alakja eléggé jól az emlékezetembe vésődött. Egy derült éjszakán, lakásunk dél
felé nyíló ablakán felnéztem az égre és azonnal felismertem a ragyogó téli csillagképet!
(Néhány hónappal Budapest ostroma után utcai közvilágításról még alig volt szó,
az égbolt zavaró fényektől mentesen borult fölénk.
A látványt máig sem felejtem el. Elbűvölt az Orion-öv három tündöklő csillaga,
lenyűgözött a Rigel (ß Orionis) kék sziporkázása és a Betelgeuse (? Ori) méltóságteljes
vöröses ragyogása. Az Orion máig is kedves csillagképem, a benne fellelhető "kincseket", a nagy kiterjedésű, fényes gáz-és porködöt (M 42-43),
a szorosabb vagy tágabb csillagpárokat, az érdekesebb változócsillagokat – pl.
a maximumban is vérpirosan fénylő U Orionist – sokszor elnézegetem. Az "égi
óriás" bal vállát, a Betelgeuse-t már szabadszemes változócsillagként
is gyakran megfigyelem.
A Betelgeuse azonban nem csak érdekes változó, de sok szempontból figyelmet
érdemlő csillag; a csillagászati kutatások történetében is néha vezető szerepet
kapott. Így például az első csillagok közé tartozott, amelyeknek hőmérsékletét
sikerült meghatározni, az első csillag volt, amelynek valódi átmérőjét közvetlenül
lemérték. Sok sajátsága azonban ma is vitatott, néhány jellemző adatát csupán
ez utóbbi években sikerült meghatározni.
Így többek között vitatják a csillag nevének eredetét, jelentését is. Az Orion
csillagkép szinte minden ősi nép mondavilágában egy égi Óriást, Vadászt vagy
Harcost jelképez; a középkori mohamedánoknál is az Ég Óriásának tartották.
A
legelfogadottabb névmagyarázat szerint a Betelgeuse megnevezés az arab Beit
Algeuze vagy Bet Elgueze megnevezés "európaizált" rontása, de maga
az arab megnevezés is egy korábbi név, talán az Ibt al Jauzah = az "Óriás
hónalja" név elrontott formája. Szanszkrit neve is erre utal: a Bahu
főnév egyszerűen emberi felsőkart jelent. Johannes Bayer német amatőr égbolttérképész
jelölte először az Orion csillagképen belül a görög kis alfával (a).
Égi koordinátái 2000-re: rektaszcenziója 5h 55m 10,3s, deklinációja +7,407°.
Látszólagos fényességét a különböző időben készült csillagjegyzékek kissé eltérően
adják meg, közepes fényessége +0,47 fényrend (magnitúdó), ezért általában az
égbolt 20 legfényesebb csillaga közé sorolják. Valódi, ún. abszolút fényessége
– amilyen fényesnek akkor látnánk, ha kereken 10 parsec, azaz 32,6 fényév (fé)
távolságra lenne a Naptól – a Hipparcos műhold legújabb adataiból számolva -5,14
magnitúdó. (A látszólagos vizuális fényességet – ahogyan szabad szemmel érzékeljük
– mv-vel, az abszolút fényességet Mv-vel szokás jelölni.) Mivel a Nap ugyanekkora
távolságból csak +4,6 Mv-nek látszana, a Betelgeuse majdnem 10 fényrenddel,
azaz tízezerszerte fényesebb a Napnál.
Ahhoz, hogy a Betelgeuse (vagy bármely csillag) abszolút fényességét megállapíthassuk,
ismernünk kell a látszólagos fényességén kívül a távolságát. Ennek meghatározása
azonban sokáig bizonytalan volt, csupán az derült ki, hogy a "klasszikus" távolságmérési
módszerekkel nem lehet biztos eredményekre jutni. Ez pedig annyit jelent, hogy
a Betelgeuse aránylag nagyon messze van a Naptól, távolsága felülmúlja
a 300 fényévet. Csupán az elmúlt években, a Hipparcos asztrometriai műhold
segítségével sikerült pontosabb eredményt elérni.
Az újabb mérések szerint a Betelgeuse ún. parallaxis szöge: (pi) pi=0,00763
ívmásodperc, ami megfelel 131,1 parsecnek. Ismeretes, hogy a csillagok esetében
a parallaxis
alatt azt a szöget értjük, amely alatt az adott csillagról a Föld pályájának
fél nagytengelyét látnánk, a parsec távolság pedig a parallaxis szögének reciprok

értéke: 1/pi. Mivel 1 parsec egyenlő 3,26 fényévvel, a Betelgeuse távolsága
fényévekben 427 fé.
A csillag hőmérsékletét először a magyar Harkányi Béla (1869-1930) határozta
meg 1902-ben. Számításai jól egyeznek a ma elfogadott értékkel. Eszerint a Betelgeuse
felszíni ún. effektív hőmérséklete 3200 Kelvin fok; vagyis nagyjából fele a
napfelszínének (5800° K). A Betelgeuse tehát alacsony hőmérsékletű csillag,
felületének egységnyi területe aránylag kevés energiát bocsát ki. Nagy távolsága
ellenére mégis fényesnek látjuk. Ez azzal magyarázható, hogy a csillag felszíne
igen nagy, jóval felülmúlja a Napét: a Betelgeuse óriás csillag. Már Harkányi
is megállapította, hogy legalább néhány tucatszor nagyobb a Napnál, később a
pontosabb távolságbecslések alapján átmérőjét 300-400 napátmérőre becsülték.
1920-ban azután a Wilson-hegyi 2,5 méteres távcsőre szerelt speciális berendezéssel
– ún. optikai interferométerrel – A. A. Michelson és munkatársai közvetlenül
is megmérték a csillag látszólagos szögátmérőjét, amelynek értékére 0,044 ívmásodpercet
kaptak. Ebből a (most már jól ismert) távolságadata révén kiszámítható a csillag
valódi átmérője. A csillag legkisebb átmérője a Napénak 480-szorosa, vagyis
670 millió kilométer; de egyes időpontokban 740-szeres napátmérőnyire is felfúvódik
(1000 millió kilométerre). Ha a Betelgeuse-t a Nap helyébe tennénk, úgy a felülete
túlnyúlna a Mars pályáján!
A Betelgeuse élénk vörös színe már az ókori csillagászoknak is feltűnt. Ma már
tudjuk, hogy a vörös szín a csillag fotoszférájának alacsony hőmérsékletétől
származik. A mai színkép- és fényerősség osztályzási rendszer szerint a Betelgeuse
fényes vörös szuperóriás, színképtípusa: V M2 (a római ötös a szuperóriás csillagok
jelzése a Hertzsprung-Russel diagrammban). E típus kezdeti tömege a Nap tömegének
12-15-szöröse.
Azt azonban csak aránylag későn, 1836-ban fedezte fel John Herschel, hogy a
Betelgeuse fényessége is változik. A több mint másfél évszázadra terjedő megfigyelési
sorozat alapján úgy tűnik, hogy a csillag fénye 0,2-1,2 magnitúdó között ingadozik.
A fényesség hullámzásában egy 2060 napos szakaszosság mellett 150 és 300 napos
ingadozás is jelentkezik. Feltehető, hogy a Betelgeuse gázgömbje lüktet: összehúzódik
és kitágul. Erre mutat az átmérőre vonatkozó méréssorozat.
Másfél évtizeddel ezelőtt azonban az USA Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumának
kutatói egy kis optikai ravaszsággal (ún. foltinterferencia-méréssel) arra
az
eredményre jutottak, hogy a csillag felületén időről időre nagy kiterjedésű
sötétebb foltok mutatkoznak. Ezért nem zárható ki, hogy a fényváltozást – legalábbis
részben – ezek a "csillagfoltok" hozzák létre. Újabb vizsgálatok
azonban vitatják a foltok létezését. Mindenesetre a Betelgeuse folt-tevékenységének
kérdése és a fényváltozás oka, lezajlása még tisztázásra vár. Érdemes hát,
akár
szabad szemmel is rendszeresen becsülni a csillag fényességét.
Ugyancsak tisztázásra vár még a Betelgeuse kísérőinek kérdése is. Jelenlegi
megfigyelések szerint a fényes vörös csillag körül két, nagyon halvány kísérő
is kering. Ezek egyike a keringés során időnként belemerül a Betelgeuse külső,
nagyon ritka gázrétegeibe.
Az eddigi ismereteink szerint a Betelgeuse öregedő, élete végéhez közeledő csillag.
Belsejében a hidrogén nagy része már héliummá alakult. Ezért a csillag központi
magjában már a hélium atomok alakulnak át nehezebb elemek atommagjaivá. Ezt
az igen forró központi magot egy vékonyabb burok veszi körül, ahol még a hidrogén-hélium
átalakulás folyik. Eközben a csillag a külső gázburkát mintegy szétfújja, így
átmérője óriásivá duzzad. Arra azonban még nincsen megbízható válasz, vajon
a fejlődés végén a csillag külső gázrétegei gyűrűsköddé alakulnak-e, vagy lassú
ütemben szétszóródnak a térben?