Бетельгейзе - красный сверхгигант, массивная звезда, в 15-20 раз более тяжелая, чем Солнце. Бетельгейзе находится на конечной стадии жизни звезды, когда происходит раздувание звезды, и ее размеры могут увеличиваться в сотни раз по сравнению со своим первоначальным значением. Если Бетельгейзе расположить в центре Солнечной системы, то ее край будет достигать орбиты Юпитера. Такие звезды в процессе эволюции могут взрываться как Сверхновые, или, как возможный вариант, может наступить коллапс звезды с образованием черной дыры без мощной вспышки.

Бетельгейзе входит в десятку самых ярких звезд нашего неба, и стала первой звездой, у которой измерен диаметр (в 1921 году по оптическим данным он составлял 0″.047). И по сей день этот сверхгигант является единственной звездой, которая на снимках космического телескопа Хаббла видна как диск, а не как точечный объект.

Новые исследования основаны на данных, собранных с использованием Инфракрасного пространственного интерферометра в Беркли (Infrared Spatial Interferometer, ISI). Интерферометр представляет собой конструкцию из трех 65-дюймовых (1.65 м) телескопов, работающих в среднем диапазоне инфракрасных волн. Максимальная база интерферометра - 70 м, что на длине волны в 11 мкм позволяет получить разрешение в 0.003 секунд дуги. Бетельгейзе окружен протяженной оболочкой, состоящей из пыли и газа, поэтому измерение диаметра затруднено. Поэтому и был использован инфракрасный диапазон, для которого эта оболочка прозрачна.

Рисунок 1. Изображение Бетельгейзе было первым прямым изображением звезды, исключая изображение Солнце, полученное с помощью космического телескопа Хаббла. Альфа Ориона - красный сверхгигант, расположенный на расстоянии в 600 световых лет от Земли. (Изображение: Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA и ESA).

Начиная с 1993 года диаметр Бетельгейзе изменился с 11.2 а.е. до величины 9.6 а.е. Т.е. звезда уменьшилась в размерах на 15 процентов. Это означает, что произошло уменьшение радиуса звезды, равного радиусу орбиты Юпитера, на расстояние, сопоставимое с радиусом орбиты Венеры. При этом видимая яркость звезды уменьшилась незначительно.

Рисунок 2. Изменения диаметра Бетельгейзе, измеренные на волне в 11.15 мкм в течение 15 лет. (Изображение: C. H. Townes et al.)

Почему произошло сокращение звезды в размерах, не до конца понятно. Мы не знаем, в частности, тот сценарий, по которому происходит эволюция красного сверхгиганта на последней стадии его существования. Это могут быть, например, долговременные осцилляции диаметра звезды. Или - это пульсация звезды, которая до сих пор не наблюдалась. Или же - это первая весточка того, что звезда умирает. Может быть имеет место нестабильность внутри звезды, которая приводит к ее коллапсу, может быть произошел выброс вещества.

Не исключено, что это артефакт, т.е изменения радиуса только кажущиеся. И наблюдаемые изменения - результат неоднородностей поверхности самой звезды; из-за вращения эта неоднородность меняет положение, и как результат - общая светимость звезды изменяется. Если различные участки звезды имеют разную температуру, то наблюдая ее под разными углами или из-за ее вращения, мы будем в разные временные интервалы наблюдать участки, имеющие разницу в температуре, которая в измерениях будет интерпретироваться как изменения в диаметре. Моделирования поверхности сверхгигантов приводят к выводу, что такие звезды несферичны, скорее похожи на картофелину неправильной формы. Предполагается, что Бетельгейзе имеет период вращения в 18 лет, т.е. отнаблюдено меньше одного периода. Другая возможность: ученые отнаблюдали не истинный диаметр звезды, а некий слой плотного молекулярного газа, движения которого и создают видимость изменения истинного размера звезды.

Charles Townes (Нобелевский лауреат) планирует продолжать мониторинг Бетельгейзе в надежде найти какую-то систематику в меняющемся диаметре, а для улучшения возможностей прибора добавить специальный спектрометр на основной интерферометр. Результаты работы опубликованы в Astrophysical Journal Letters.