Når kæmpestjernen Betelgeuse en dag springer i luften, afgiver den mere energi, end vores egen sol vil producere i hele sin levetid. Den slags sætter gang i dommedagsprofetierne, men Betelgeuse er langt mere fascinerende end farlig for os.
Undrer du dig somme tider over, at stjernerne ikke ser helt ens ud?
Kæmpestjernen Betelgeuse er efter ti millioner år nu en døende stjerne-
Hvornår den slukker, kan man ikke beregne præcist. Til gengæld kan vi med nogenlunde sikkerhed sige, hvad der kommer til at ske - og ikke ske - på Jorden, når Betelgeuse en dag forsvinder i en supernovaeksplosion.
Indtil da lærer vi hele tiden nyt om stjernen, og hvordan den fungerer.
Tag for eksempel stjernerne i stjernebilledet Orion. Det består af syv synlige stjerner og kan især ses om vinteren fra den nordlige halvkugle. Orion er himlens jæger fra den gamle græske mytologi, og mest berømt er Orions Bælte, der består af tre stjerner på række.
Hvis du kigger nordvest for kæmpens bælte, kan du se hans ene skulder, og hvis du ser godt efter, kan du se, at stjernen fremstår mere rød end de øvrige stjerner i stjernebilledet.
Den røde stjerne hedder Betelgeuse og er nok den mest omtalte og berømte stjerne i vores interstellare nabolag.
Betelgeuse er en såkaldt rød superkæmpe. Dens masse er 15-25 gange større end vores egen sols, hvilket er årsagen til, at den kaldes for en tung stjerne.
Stjerner tungere end otte gange Solen har det tilfælles, at de eksploderer som en supernova, når de har udbrændt deres termonukleare brændstof.
Betelgeuse ligger, som alle andre stjerner, der kan ses med det blotte øje, i vores egen galakse, Mælkevejen, cirka 640 lysår fra os.
Hele Mælkevejen er cirka 100.000 lysår i diameter, så for astronomiske afstande er Betelgeuse relativt tæt på.
Superkæmpen er under 10 millioner år gammel, hvilket er normalt for tunge stjerner, da de brænder hurtigere end stjerner med lavere masse. Betelgeuse er i slutningen af sit liv og er kategoriseret i spektralklasse M, hvilket betyder, at den er mere rødlig på himlen, end da den var i midten af sit liv for cirka fem millioner år siden, hvor den formentlig var blålig.
Årsagen skal findes i, at efterhånden som en stjerne bruger sit brændstof, falder temperaturen og dermed tætheden, hvilket gør, at lyset udsendt fra stjernen har mindre energi og derfor er mere rødt end blåt. Disse informationer fortæller os, at Betelgeuse er tæt på sin død og på astronomisk tidsskala kan eksplodere når som helst.
Historien om den døende stjerne er fortalt mange gange. Det er en god historie, ikke mindst fordi den kan skabe farverige overskrifter, og sågar decideret Fake News.
Men hvad er egentlig rigtigt og forkert i historien om Betelgeuse? Hvad ved vi om stjernen? Og hvordan ved vi det?
Det er vigtige spørgsmål at besvare, når vi skal se på, hvad det egentlig betyder for os, når Betelgeuse springer i luften. For det gør den før eller siden. Før vi konkluderer noget om konsekvenserne ved en eksplosion, så lad os se nærmere på, hvad vi egentlig ved om stjernen.
Betelgeuse blev videnskabeligt beskrevet første gang i 1836 af sir John F. W. Herschel. På stjerneklare nætter gik han ud for at se, hvilke stjerner på himlen, som stod klarest.
Han så, at henover nogle måneder, var der en variation i lysstyrken for Betelgeuse (som også kaldes alfa Orionis, da den i perioder med høj lysstyrke var det mest lysstærke objekt i Orionkonstellationen).
I 1920 foretog Michelson sit berømte eksperiment med interferometri for stjernen og kunne herved måle variationen mere præcist. Det forblev dog stadig en gåde, hvorfor variationen overhovedet fandt sted. Der skulle gå yderligere 40 år, før forslag om computersimuleringer kom på banen.
Det blev foreslået, af blandt andre Martin Schwarzchild allerede i 1958, at anvende en computer til at beregne en stjernes varmetransport, som efterfølgende kan observeres på Jorden. Det blev altså muligt at anvende en systematisk metode til at forudsige en stjernes karakteristika på baggrund af en fysisk model.
Vi skal helt op til omkring årtusindskiftet, før astronom Bernd Freytag i samarbejde med én af os (Dorch) i 2002 fandt en metode til at studere en stjernes konvektionslag via computersimuleringer. Konvektionslaget er det område, hvor varme transportes via partiklerne og ikke for eksempel via stråling.
De fandt en metode til at modellere Betelgeuses lysstyrke på overfladen, ud fra hvordan strålingen transporteres gennem dens indre.
Siden er det gået hurtigt med at gøre nye opdagelser om Betelgeuse, blandt andet fandt Keiichi Ohnaka fra Max Planck Instituttet for radioastronomi i Bonn i 2009 ud af, at stjernen havde en 'klump' på siden og dermed var asymmetrisk.
Det opdagede han sammen med sine kollegaer ved brug af ESO's 'Very Large Telescope', hvor de ved brug af tre teleskoper kunne opnå en opløsning som svarede til et 48-meter teleskop.
Det var også i 2009, at Guy Perrin fra Observatorie de Paris i Frankrig anvendte den såkaldte 'lucky imaging'-metode til at opløse en observation af Betelgeuse nok til at se tre steder på stjernens overflade, hvor der foregår udbrud.
Disse udbrud er vigtige, fordi de sender store mængder gas ud omkring Betelgeuse, som danner en stor gaslomme omkring stjernen. Det kan være tegn på eksempelvis sammenstødet med en anden stjerne.
For fire år siden brugte Leen Decin fra Leuven Universitetet i Belgien infrarøde observationer samt computermodeller til at fortolke formen på den enorme sky af gas og støv omkring Betelgeuse. De mente, at formen var et resultat af en chokbølge, som var sendt ud fra stjernen.
Dette blev sidst i 2016 undersøgt af J. Craig Wheeler fra Texas Universitet i USA. Han mener, at det er muligt, at Betelgeuse har opslugt en sollignende nabo, som den nu sender resterne af tilbage ud i rummet.
De mener også, at dette sammenstød kan være årsagen til Betelgeuses relativt hurtige rotation på 15 km i sekundet. Denne hastighed er bemærkelsesværdig, da superkæmper som Betelgeuse ellers forventes at rotere relativt langsomt på dette sene udviklingsstadium.
Bekræftelsen af Martin Schwarzchilds gamle hypotese, om, at superkæmper har gigantiske konvektionsceller – supergranulation – ledte for 15 år siden en af os (Dorch) til at foreslå, at Betelgeuse kunne være magnetisk.
Antagelsen tog sit udgangspunkt i, at varmen lige som i vores nærmeste stjerne, Solen, transporteres ud gennem stjernens yderste lag af konvektion. Sammen med solens rotation giver konvektionscellerne anledning til en såkaldt dynamo-effekt, hvorigennem solens bevægelsesenergi giver ophav til en mængde magnetiske fænomener, som for eksempel solpletter, magnetiske udbrud, og såkaldte 'bright points', der er lysende koncentrerede magnetfelter mellem konvektionscellerne.
Studier af solen tyder nemlig på, at koncentrationen af magnetfeltet på solens overflade skyldes den såkaldte dynamoeffekt af konvektionscellernes bevægelse. Dorchs computersimuleringer af Betelgeuse bekræftede i 2004, at stjernens konvektion tilsyneladende kunne resultere i gigantiske magnetiske pletter på stjernens overflade – og muligvis en række afledte magnetiske fænomener.
I 2010, 10 år senere, blev det muligt at efterprøve hypotesen om den magnetiske Betelgeuse: En fransk gruppe astronomer fra universitetet i Toulouse publicerede i 2010 den første detektion af polariseret lys fra Betelgeuse, hvor der blev anvendt en ny generation af instrumenter, kaldet spektropolarimetre.
En magnetiseret plasma polariserer lyset og på den baggrund kunne man regne ud, at Betelgeuse måtte have et magnetfelt, der givetvis er opstået på grund af dynamoeffekten, som forudsagt flere år tidligere af Dorch.
Teknikken er efterhånden ved at være finpudset af blandt andre de franske astronomer fra Toulouse, som så sent som i 2016 var i stand til at konstruere billeder af magnetiske 'bright spots' på Betelgeuses overflade ud fra deres observationer af stjernens polariserede lys.
Den nyeste forskning inden for magnetisk aktivitet på Betelgeuses overflade er så ny som juni 2017. Et samarbejde på tværs af astronomer fra hele verden foreslår, at den magnetiske aktivitet på overfladen, som er skabt af varmetransport i form af konvektion, kan føre til lokale temperaturstigninger.
Altså præcis som beregnet i 2004.
Dette er et eksempel på, at videnskab tager tid. Naturvidenskabelig metode, udført i praksis, indeholder en række trin: Observationer og opdagelser leder til videnskabelige spørgsmål, der opstilles i form af hypoteser, der kan lede til falsificerbare tests, der efterprøves af observation og eventuelt detektion, der igen leder til nye spørgsmål.
På trods af, at Betelgeuse formentlig har været kendt siden de første mennesker overhovedet begyndte at erkende stjernernes eksistens, gøres der stadig nye opdagelser om superkæmpen.
En af årsagerne er naturligvis, at vores teleskoper bliver mere og mere avancerede, men en anden og måske endnu vigtigere grund er, at vi her har muligheden for at nærstudere en tung stjerne på sine gamle dage.
Det kan fortælle os meget om, hvad der sker, lige inden en superkæmpe dør i en supernovaeksplosion.
Men hvad sker der egentlig, når Betelgeuse en dag eksploderer i en supernova? Bliver Jorden udslettet? Hvad sker der med os?
De spørgsmål har astronom Ken'ichi Nomoto fra Tokyo Universitet forsøgt at besvare ved at simulere Betelgeuses eksplosion. Han har med sit team beregnet ændringen i superkæmpens farve, størrelse og intensitet. De mener, at Betelgeuses ved supernovaeksplosionen bliver 10 gange stærkere set fra Jorden end en fuldmåne, og at den kan ses i tre måneder – også om dagen.
Farven vil på grund af den høje temperatur være blålig, da lyset indeholder en høj energi. Efter cirka tre måneder vil stjernen aftage i lysstyrke, og farven vil gradvist blive mere orange og senere hen rød. Dette sker som en konsekvens af, at energien fra stjernen falder.
Det bliver et spektakulært syn, når Betelgeuse eksploderer, og der er tungtvejende årsager til at mene, at vi kan observere det fra Jorden. De farlige stråler fra en supernovaeksplosion er gammastråler, og de er historisk observeret til at blive udsendt cirka to grader fra rotationsaksen. Jorden ligger cirka 20 grader fra Betelgeuses rotationsakse, og vi er derfor i læ fra eventuelle dødelige gammastråler ifølge Nomotos beregninger.
Intet tyder derfor på, at Jorden bliver udslettet, fordi Betelgeuse eksploderer, men det vil unægtelig være noget, som vi kan se fra Jorden og sandsynligvis også vil blive påvirket af, da vi i hvert fald i de estimerede tre måneder vil have nattesol.
