Gåden om Betelgeuse er løst: Derfor troede astronomer, at kæmpestjernen var ved at eksplodere
Det tyder ikke på, at vi kommer til at opleve en supernova…. endnu!
betelgeuse_supernova

Betelgeuse er nem at finde på nattehimlen. Den udgør nemlig venstre skulder i stjernebilledet Orion og lyser meget klart i en rødlig farve. (Illustration: Shutterstock)

Betelgeuse er nem at finde på nattehimlen. Den udgør nemlig venstre skulder i stjernebilledet Orion og lyser meget klart i en rødlig farve. (Illustration: Shutterstock)

Det vakte opsigt, da kæmpestjernen Betelgeuse i slutningen af 2019 mistede over 50 procent af sin lysstyrke.

Var den klare, orange stjerne virkelig på vej til at bukke under for sin egen vægt og eksplodere i en såkaldt supernova?

Flere teorier blev vendt og drejet, og perioden blev sågar dødt ‘The Great Dimming’ - men nu ser det videnskabelige mysterie endelig ud til at være løst:

Betelgeuse mistede nemlig sin lysstyrke som følge af en sky af stjernestøv, der indhyllede stjernen og skyggede for lyset.

Det viser en række nye observationer, som netop er blevet fremlagt i tidsskriftet Nature.

Stjernestøv kan blive byggesten til nye planeter

En svækkelse af stjernernes lysstyrke fik rygterne om en potentiel supernova til at løbe, da det er et af de første tegn på, at en eksplosion er på vej.

I den fase vil stjernen både blive koldere og udsende mindre lys.

Men de nye observationer peger altså nu på, at det ikke umiddelbart var et forvarsel om, at Betelgeuse nærmer sig en dramatisk afslutning.

»Vi har direkte overværet dannelsen af, hvad vi kalder stjernestøv,« siger førsteforfatter Miguel Montargès, en astronom hos KU Leuven i Belgien, i en pressemeddelelse.

»Det støv, som kastes ud fra kolde ældre stjerner, som i det tilfælde, vi netop har overværet, kan fortsætte sin tilværelse og blive til nogle af de byggesten, som skal til, for at der kan dannes jordlignende planeter og liv,« tilføjer Emily Cannon fra KU Leuvenen,  som er medforfatter på studiet.

Et tæppe af stjernestøv ser ud til at have lagt sig over Betelgeuse og skygget for lyset. Kæmpestjernen har en meget kompakt kerne, mens stoffet rundt om kernen er løst bundet. Video: European Southern Observatory (ESO)

Bøvsede gasboble ud

Hopper vi bag det videnskabelige teleskop og zoomer ind på resultaterne, fremgår det, at stjernen - før The Great Dimming - ‘bøvsede’ en stor gasboble ud.

Ganske kort efter den store ‘stjernebøvs’ blev overfladen på stjernens sydlige halvkugle kølet ned.

Temperaturfaldet omkring stjernen var nok til, at gassen i boblen kunne kondensere til faste støvpartikler og lægge sig som et støvtæppe om stjernen.

»Man skal forestille sig, at der kommer en boble, der stiger op dybt nede fra kernen i Betelgeuse, og som den stiger op, så falder trykket og derfor udvider den her boble sig,« forklarer Christoffer Karoff, der er lektor på Institut for Geoscience og Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

»Så er der simpelthen sket det, at en af boblerne havde for meget fart på, så den blev slynget helt væk fra stjernen og stjernen derved har tabet en del af sin massen,« fortsætteren  Christoffer Karoff, som har læst resultaterne igennem for Videnskab.dk.

Den proces kaldes også konvektion og kan - lidt forsimplet sagt - sammenlignes med, hvad der sker, når man sætter varm havregrød til at bulderkoge i en gryde: 

Gryden transporterer energien fra kogepladen og op i gryden, og der skabes store bobler, hvor nogen springer op og presser sig ud over grydens kant.

Det er den turbulente bevægelse, der kan have skubbet nogle af stjernens ydre lag ud som stjernestøv.  

Så langt væk er Betelgeuse

Forskerne har observeret kæmpestjernen Betelgeuse, der holder til i Orions stjernebillede, under ‘The Great Dimming’ fra slutningen af 2019.

Betelgeuse er nem at finde på nattehimlen. Den udgør nemlig venstre skulder i stjernebilledet Orion og lyser meget klart i en rød farve. Stjernen er en såkaldt rød superkæmpe. Det vil sige, at:

  • Den er meget stor. Den er omkring 700 gange større end Solen og vejer omkring 20 gange så meget.
  • Den er koldere end Solen. Betelgeuse har en gennemsnitlig overfladetemperatur på ca. 3.300 grader celsius, mens Solen er ca. 5.500 grader varm. Derfor afgiver Betelgeuse også et mere rødligt lys.

Desuden befinder Betelgeuse sig ca. 640 lysår fra Jorden (med en usikkerhed på 150 lysår), og er den nærmeste røde superkæmpe, vi kender til. 

Forsker: Lægger låg på rygter om supernova

De nye resultater lægger foreløbigt låg på teorien om, at en supernova ser ud til at være nært forestående, vurderer lektor Christoffer Karoff.

Normalt ser vi stjerner som lysende prikker på himlen, og i særdeleshed uden rumlig udstrækning,  men fordi Betelgeuse er så gigantisk, er det er muligt at danne sig et klarere billede af, hvad der sker omkring den.

De helt store hjælpere har i den forbindelse været de to nye instrumenter SPHERE og GRAVITY på VLT-teleskoperne i Chile. Teleskoperne er nemlig i stand til at stille skarpt på overfladen på Betelgeuse, der befinder sig relativt tæt på Jorden.

»Jeg synes, det mest fascinerende ved de nye observationer er at se, hvor lidt homogen den her stjerne er. At forestille sig den her stjerne som en lysende kugle er helt forkert. En sky er ikke engang rammende - den er tyndere end en sky.«

Stjernestøv bliver nemt ‘pustet’ væk

For gigantstjerner som Betelgeuse er over 99 procent af massen samlet inde i kernen, i centrum, som er væsentlig mindre end for eksempel Solens kerne.

»Den har en meget kompakt kerne. De yderste lag, som er dem, vi ser på billederne, er derimod uhyre tynde, og tætheden er forsvindende lille. Men de er varme, og derfor lyser de op, så man kan se dem.«

Det betyder samtidig, at tyngdekraften, der trækker i stoffet udenom kernen, er lille, fordi der er meget lidt masse at trække i - derfor skal der ikke meget til at puste støvet væk fra stjernen og skabe uorden.

»Det er også det, man har observeret, der er sket her: at noget af stjernen er blevet pustet væk og har skygget for lyset.«

Professor Liv Hornekær er enig i, at studiet giver en overbevisende forklaring på, hvorfor Betelgeuse i en perioden blev svagere.

»Det er ikke en fuld teoretisk model, men en velunderbygget og troværdig hypotese,« siger Liv Hornekær, der er professor i Materiale Fysik ved Aarhus Universitet.

Hun hæfter sig ligeledes ved, at de nye observationer peger mod en ny mekanisme for dannelsen af støvpartikler i rummet.

»Støvpartikler i rummet spiller en vigtig rolle for dannelsen af nye stjerner og planeter, og der er stadig mange uforklarede spørgsmål om, hvordan disse nano-størrelse støvpartikler dannes. Med observationerne af Betelgeuse i den periode, hvor den blev svagere, kan man se, at støvet dannes over et bestemt område af stjernen, formodentlig i forbindelse med at dette område på stjernens overflade midlertidigt blev koldere.«

»Hvis sådanne lokale og sporadiske nedkølinger i overfladen af røde kæmpegiganter er udbredte, så kan de spille en vigtig rolle for dannelsen af støvpartikler i rummet. De nye resultater kan altså være med til at forklare, hvorfor der er så meget støv i rummet mellem stjernerne. Støv – som med tiden kan blive en del af nye stjerner og planetsystemer.«

eso2109a

Billedet yderst til venstre er fra januar 2019 og viser stjernen, som den normalt ser ud. De andre billeder fra december 2019, januar 2020 og marts 2020 og er alle optaget, imens stjernens lysstyrke var markant dæmpet; især i dens sydlige områder. I april 2020 var stjernen igen tilbage til sin normale lysstyrke. Foto: ESO/M. Montargès et al.

Kan magnetfelter være skyld i, at Betelgeuse mistede lysstyrke?

Når man læser de nye resultater, er der imidlertid en ting, man skal være opmærksom på.

En joker i astrofysikken er nemlig - ifølge Christoffer Karoff - altid spørgsmålet: Hvad med magnetfelter; har de påvirket den her udviklingsfase, vi har set med Betelgeuse?

Det kan ikke helt udelukkes endnu, mener forskeren.

»Man har set mindre formørkelser på overfladen af Betelgeuse gennem de sidste 100 år. For år tilbage overvejede man, om den kunne have pletter på overfladen - ligesom Solen har pletter - bare i meget større omfang, og som var skabt af magnetfelter.«

»Det er ikke noget, forskerne har set på her, og det kan derfor ikke affejes helt, men jeg vil dog være mest tilbøjelig til at sætte min lid til konvektion (det med ‘stjernebøvsen’), som er det, forskerne har simuleret i studiet.«

Betelgeuse kan stadig blive til en supernova

Til jer, der havde håbet at opleve en supernova, er alt håb dog ikke slukket.

Den enorme stjerne er nemlig i sin sidste faste, og astronomernes blik er stadig stift rettet mod Betelgeuse. Stjernen kan altså stadig eksplodere i en supernova inden for relativt kort tid.

Røde superkæmper bliver ikke særlig gamle, og det at puste støv ud er faktisk et symptom på, at Betelgeuse nærmer sig slutningen af sin levetid.

»I de sene stadier udsender kæmpestjerner vinde. Det materiale, der befinder sig yderst i stjernen, kan blive blæst væk. Man kan sige, at den pulserer,« har Jes Kristian Jørgensen, der er lektor på Niels Bohr Institutet, tidligere udtalt til Videnskab.dk.

Betelgeuses udvikling giver vigtig viden

Lige nu er der imidlertid ingen værktøjer til overhovedet at komme i nærheden af et tidspunkt for, hvornår det kunne ske.

Men det, der finder sted i disse år, er vigtige brikker i det store puslespil.

»Vi ser nogle ting her, som vi aldrig har set før. Vi har aldrig oplevet en gigantstjerne mindske sin lysstyrke så meget, og vi har aldrig set den bøvse sådan en støvsky op, så det er stadig et åbent spørgsmål, hvad der sker bagefter.«

»Vi er helt sikkert på vej mod en supernova, men hvor meget af det her, der blot er hverdagsliv for sådan en stjerne som den her, mangler vi stadig at forstå, og det er noget af det, der arbejdes videre med.«

Det er således sparsomt med viden om, hvorfor den store stjerne taber masse op til en supernova, og det skyldes især, at det er svært at simulere opførelsen af atmosfæren på en computer - blandt andet fordi stoffet rundt om kernen er så løst bundet.

»Men det er uhyre vigtigt, det der sker lige nu. For det er supernova-eksplosioner, der skaber de tungere grundstoffer i universet, eller får dem til at sprede sig. Så processen omkring Betelgeuse er vigtig i forhold til at forstå udviklingen i universet og dermed også livets opståen i universitet,« slutter Christoffer Karoff.

Supernovaer kan have påvirket livet på Jorden

En supernova fra Betelgeuse vil højst sandsynligt ikke være farlig for liv på Jorden.

For det første er den langt væk. For det andet udsendes energirig stråling fra polerne under en supernova, men polerne peger ikke mod os her på Jorden, forsikrer Christoffer Karoff, der er lektor på Institut for Geoscience og Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

»Når vi kigger på Betelgeuse, kan vi se, at den drejer rundt om sig selv, og det tyder på, at polerne ikke peger i vores retning,« siger han.

Men han fortæller også, at tidligere supernovaer formentlig har haft stor betydning for livet på Jorden.

En supernova udsender nemlig store mængder kosmisk stråling.

»Store mængder kosmisk stråling er vi levende væsner ikke så glade for. Det svarer lidt til at give kræftpatienter store mængder stråling. Men når sådanne begivenheder har fundet sted, er det ikke alt liv, der uddør. Det giver anledning til, at andre arter kan få plads, eller at mutationer kan opstå,« siger Christoffer Karoff.

Og der er tegn på, at Jorden tidligere har været udsat for kosmisk stråling, som har påvirket livet, siger han.

»Det kan vi blandt andet måle i jern-isotoper på bunden af havet. Det er ser ud, som om der på nogle tidspunkter har været en forøget dannelse af jern på grund af en højere koncentration af kosmisk stråling,« siger Christoffer Karoff.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs her om, hvordan forskerne tog billedet af atomerme.