Er Betelgeuse på vej til at blive supernova?

Betelgeuse i stjernebilledet Orion er begyndt at opføre sig mærkeligt, og det har vakt opsigt, fordi astronomerne forventer, at denne røde kæmpestjerne kan eksplodere som supernova.

Heldigvis er den med en afstand på 640 lysår så langt borte, at Jorden ikke er i nogen fare, men en eksplosion vil få Betelgeuse til i flere uger at lyse så stærkt, at den vil kunne ses om dagen og om natten kaste skygge her på Jorden.

Det er meget længe siden, vi her på Jorden har været vidne til en klar supernova på himlen.

De to kendte historiske eksempler er Tycho Brahes supernova i Cassiopeia i 1572 og Keplers supernova i stjernebilledet Ophiuchus i 1604. Så man kan vel roligt sige, at vi snart må have en til gode.

Men lad os først se på, hvad det er, man har observeret.

Betelgeuse opfører sig meget mærkeligt

Betelgeuse har hidtil været den klareste stjerne i stjernebilledet Orion, men nu lyser den ikke mere end de andre klare stjerner i stjernebilledet.

Det svarer til, at den nu lyser med omkring 1/3 af sin normale lysstyrke.

Betelgeuse altid været regnet for den 10. klareste stjerne på himlen, men det er nu reduceret til en 21. plads blandt himlens klareste stjerner.

Man har altid vidst, at lyset fra Betelgeuse varierer en smule, men dette er en langt større ændring, end noget man tidligere har observeret.

Vi må hellere med det samme slå fast, at astronomerne ikke ved, hvordan denne ændring skal tolkes.

Det kan være et tegn på et kommende supernovaudbrud, men også på processer i stjernen, som vi ikke helt forstår.

LÆS OGSÅ: Orions venstre skulder opfører sig underligt

Betelgeuse er en meget stor stjerne

Betelgeuse er en meget stor stjerne, og dens størrelse kan bedst beskrives ved at forestille os, at vi anbringer den på Solens plads i vores solsystem.

Størrelsen af Betelgeuse varierer: Når den er mindst, når dens atmosfære ud til marsbanen, og når den er størst, når atmosfæren næsten ud til Jupiters bane.

Alligevel er Betelgeuses masse kun omkring 20 gange større end Solens masse, hvilket viser, at langt det meste af Betelgeuse består af en meget udstrakt, men også meget tynd gas.

Det område i stjernen, hvor energien produceres, er større og varmere end Solen, men det ser vi ikke, fordi det er skjult under den enorme atmosfære. Selve atmosfæren er forholdsvis kølig, med en temperatur på kun omkring 3.000 grader, hvilket forklarer, at Betelgeuse lyser rødt.

Ændringen i atmosfæren kan ikke forklare, at Betelgeuse opfører sig mærkeligt

Der er en simpel forklaring på, hvorfor Betelgeuses atmosfære ændrer størrelse. Vi begynder på et tidspunkt, hvor atmosfæren har sin mindste udstrækning og kun når fra Solen ud til marsbanen. Her er atmosfæren så tæt, at den kan absorbere energien fra stjernen og derved opvarmes.

Opvarmningen betyder, at atmosfæren udvider sig, og efterhånden når den fra Solen og helt ud til Jupiters bane. Atmosfæren bliver derved tyndere og mere gennemsigtig og udstråler nu energi til rummet. Beregninger viser, at atmosfæren i denne fase er op til 10.000 gange tyndere end Jordens atmosfære, hvilket har fået nogle astronomer til at beskrive atmosfæren som ’et rødglødende vakuum’.

Når denne tynde atmosfære afgiver energi, så afkøles den og trækker sig sammen, indtil atmosfæren bliver så tæt, at den igen kan absorbere energi fra stjernen, og en ny cyklus kan begynde.

Alt dette er forholdsvis velkendt, men kan sandsynligvis ikke forklare den meget kraftige svækkelse af lyset fra Betelgeuse, som nu er observeret.

LÆS OGSÅ: Supernovaer kan have påvirket livet på Jorden

Måske er der tale om et ’superminimum’

Alt dette er forholdsvis velkendt, men kan sandsynligvis ikke forklare den meget kraftige svækkelse af lyset fra Betelgeuse, som nu er observeret.

Der er dog den mulighed, at det vi observerer, er et såkaldt ’superminimum’.

Betelgeuse varierer nemlig med flere forskellige perioder, og hvis de falder sammen, kan der måske forekomme et superminimum af lysstyrken.

Vi har trods alt kun nogenlunde præcise målinger af lysstyrken fra de sidste par hundrede år, så der er stadig meget, vi ikke ved om, hvordan Betelgeuse opfører sig over længere perioder.

LÆS OGSÅ: Vil kæmpestjernen Betelgeuse forårsage dommedag?

Kan også skyldes magnetisme og støv

Der er også fremsat den teori, at svækkelsen af lyset er et atmosfærisk fænomen.

Her har astronomerne kig på den betydning, som magnetfelter kan have for, hvordan atmosfæren opfører sig, og hvor meget lys den slipper ud i rummet.

Med ALMA-teleskopet i Chile er der foretaget nogle gode observationer af Betelgeuse, som viser, at atmosfæren er ret aktiv med soludbrud, der viser sig som næsten hvide områder på den røde skive.

Det er dog meget vanskeligt at simulere opførslen af atmosfæren på en computer, så det er nok for tidligt at tale om en egentlig teori.

Det kan også være, at Betelgeuse i hvert fald med mellemrum slynger store mængder af støv ud i rummet, og at det, vi oplever for tiden, er, at støv simpelthen skygger en smule for lyset.

Det er bestemt en mulighed, men den er ikke underbygget af observationer.

Supernova-muligheden

Men det er naturligvis muligheden for, at Betelgeuse nu omsider er på vej til at eksplodere som supernova, der har skabt størst interesse.

Sagen er, at man næsten aldrig observerer en stjerne, lige før den bliver supernova, og det betyder, at vi ikke kender de tegn, der viser, at en eksplosion er meget tæt på.

Det eneste, vi kan gøre, er at vente og se.

LÆS OGSÅ: Supernova-eksplosioner kan forudsiges

Første tegn på supernovaeksplosion: Neutrinoer observeres

Det første tegn på eksplosionen vil sandsynligvis være, at man observerer neutrinoer, der dannes inde i stjernen.

Disse små partikler kan passere næsten uhindret gennem stjerner og planeter, og det betyder, at neutrinoerne bliver de første budbringere om, hvad der sker.

Til gengæld er neutrinoer også meget vanskelige at opfange her på Jorden, så selvom vi måske modtager mange trillioner af neutrinoer fra Betelgeuse, skal vi være glade for bare at registrere en håndfuld.

På brøkdele af et sekund kollapser de centrale dele af stjernen til enten en neutronstjerne eller et sort hul. Dette kan vi nu ikke se, da det foregår helt inde i de inderste dele af stjernen.

LÆS OGSÅ: Kæmpestjernen Betelgeuse skrumper

Betelgeuse lyser op, før den bliver svag

Hvad vi derimod kan se er, at Betelgeuse i de følgende dage blive stadig mere lysstærk.

Det, vi ser her, er de enorme gasmasser fra de øvre lag af stjernen, som ved eksplosionen slynges ud i rummet med en fart på mange tusinde kilometer i sekundet.

Disse gasmasser er utroligt varme og udsender derfor meget lys – og efterhånden som gasmasserne spreder sig ud i rummet, øges lysstyrken.

Det skyldes, at gasmasserne ikke kan nå at afkøles, og at der nu kan udsendes lys fra en større overflade.

Gasmasserne spreder sig fortsat ud i rummet, men nu begynder de gradvist at afkøles, så de ikke længere udsender så meget lys.

Langsomt, over uger og måneder, bliver lyset svagere, og til sidst vil vi ikke længere kunne se Betelgeuse på daghimlen – til gengæld er vi alle blevet en usædvanlig oplevelse rigere.

LÆS OGSÅ: Forskellige supernovaer gav stof til solsystemet

Eksplosionen vil måske genere rumfarten

Det betyder dog ikke, at vi dermed er helt færdige med eksplosionen. For der udsendes samtidig store mængder af atomare partikler, der bevæger sig kun lidt langsommere end lyset.

Så i mange år efter udbruddet vil der komme en stærkt forøget partikelstråling i rummet.

Det vil ret sikkert genere rumfarten – måske i et sådant omfang, at man skal undlade at sende bemandede rumskibe til Månen eller Mars.

Her på Jorden kan vi glæde os over, at vi er beskyttet både af Jordens magnetfelt og atmosfære.

Betelgeuse er ikke den eneste supernova-kandidat

Indenfor en afstand på 1.000 lysår har man foreløbig identificeret 6 mulige supernova-kandidater.

En af dem har en afstand på bare 150 lysår, hvilket er ret tæt på ’sikkerhedsafstanden’ til Jorden, som er vurderet til et sted mellem 50 og 100 lysår.

Det er stjernen IK Pegasi, som er en dobbeltstjerne. Systemet består af en varm, hvid stjerne noget større end Solen, der er omkredset af en hvid dværg. De to stjerner kredser om hinanden med en indbyrdes afstand på kun 0,2 AE.

AE står for Astronomisk enhed, hvor 1 AE svarer til afstanden mellem Jorden og Solen. En afstand på 0,2 AE betyder, at de to stjerner er meget tættere på hinanden end Solen og Merkur.

På et eller andet tidspunkt langt ude i fremtiden vil den store hvide stjerne udvide sig og blive til en rød kæmpestjerne.

Når det sker, vil store gasmasser fra den store stjerne ende på den hvide dværg, som har en meget stærk tyngdekraft.

Hvis der overføres så meget gas, at massen for den hvide dværg overstiger 1,4 solmasser (den såkaldte Chandrasekhar-grænse), vil den hvide dværg eksplodere voldsomt, og resultatet bliver en supernovaeksplosion.

Heldigvis vil dette ligge så langt ude i fremtiden, at IK Pegasi til den tid vil være længere væk fra Solen, end den er nu. Det er i hvert fald ikke en begivenhed, vi behøver at bekymre os om lige nu.

LÆS OGSÅ: Hvordan overlever man en supernova?

Har Jorden været tæt på en supernovaeksplosion før?

Vi har ikke nogen masseuddøen af dyr og planter på Jorden, som med sikkerhed kan henføres til en supernovaeksplosion.

Men nye målinger fra 2016 viser, at Jorden for nogle få millioner år siden to gange har været så tæt på en supernovaeksplosion, at man stadig kan finde sporerne.

Sporet er i dette tilfælde forekomsten af den isotop af jern, der hedder Jern-60. Isotopen er radioaktiv med en halveringstid på bare 2,6 millioner år.

Det betyder, at hvis man finder Jern-60 på Jorden, stammer det i hvert fald ikke fra Jordens dannelse for 4.600 millioner år siden, men at det må være kommet til Jorden meget senere.

Da supernovaeksplosioner danner Jern-60, anses forekomsten af denne isotop for at være tegn på, at Jorden har været så tæt på en supernova, at noget af det dannede Jern-60 er endt på Jorden.

I sedimenter på havbunden har man faktisk fundet Jern-60, og en analyse viser, at dette jern må være ankommet i to omgange. Den ene gang var for mellem 6,5 og 8,7 millioner år siden og den anden gang for 1,7 og 2,7 millioner år siden.

LÆS OGSÅ: Har andre civilisationer i universet oplevet ragnarok?

Vi er først ved at forstå supernovaeksplosioner

Naturligvis er der staks nogen, der har tænkt over, at det pudsigt nok netop var på den tid, at mennesket var ved at udvikle sig.

Nogle mener, at en tilstrækkelig kraftig partikelstråling fra rummet kan øge mængden af lyn i atmosfæren, som kan skabe flere brande på Jorden.

Skovbrande kan så have ødelagt mange skove, så landskabet blev mere savanneagtigt – netop den type landskab, man mener, mennesket udviklede sig i. Argumentet er dog ret spekulativt.

Mere interessant er det, at vi nu ved, at Solen befinder sig i det, der kaldes ’The Local Bubble’.

Det er et stort område med en udstrækning på omkring 150 lysår, hvor tætheden af brint i rummet er unormalt lav.

Der er fremsat en teori om, at denne boble er skabt af en supernova, der for lang tid siden simpelthen har blæst brinten i rummet væk.

Dog er det helt sikkert, at vi kun lige er begyndt at forstå betydningen af supernovaeksplosioner for Jorden og dens liv.

LÆS OGSÅ: Eksploderer kæmpestjernen Betelgeuse i 2012?

LÆS OGSÅ: Den store illusion: Derfor kan vi ikke se de stjerner, der er tæt på os