Obraz Betelgezy wykonany na falach submilimetrowych przez Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Widać na nim fragment gorącego gazu lekko wystający z rozszerzonej atmosfery czerwonego olbrzyma. Część danych użytych do obliczenia najnowszej paralaksy dla Betelgezy pochodzi z obserwacji prowadzonych przez ALMA. Image via ALMA.

Betelgeuse, jasna czerwona gwiazda w gwiazdozbiorze Oriona Łowcy, jest w końcowej fazie swojego gwiezdnego życia. Astronomowie od dawna uważają, że pewnego dnia wybuchnie, stając się supernową. Na przełomie 2019 i 2020 roku Betelgeuse wywołała wiele dyskusji w mediach społecznościowych wśród astronomów. Zastanawiali się oni, nieco żartobliwie, czy wybuch jest nieuchronny, ponieważ gwiazda przygasła, bezprecedensowo, o zauważalną ilość od końca października 2019 roku. Gdy wiadomości trafiły do głównego nurtu, wiele osób zastanawiało się, jak daleko Betelgeuse jest od nas i czy eksplozja mogłaby zaszkodzić życiu na Ziemi. Dobrą wiadomością jest to, że jeśli Betelgeuse eksploduje, jest wystarczająco blisko, aby umieścić na spektakularnym pokazie świetlnym, ale wystarczająco daleko, aby nie wyrządzić nam na Ziemi żadnej szkody. Odpowiadając najpierw na pytanie o odległość, Betelgeza jest oddalona o około 724 lata świetlne. Ale uzyskanie tej odpowiedzi, nawet dla stosunkowo bliskiej gwiazdy, jest zaskakująco trudne.

W ciągu ostatnich 30 lat, dzięki zastosowaniu nowych technologii, astronomowie uzyskali dokładniejsze pomiary odległości do Betelgezy i innych pobliskich gwiazd. Postęp ten rozpoczął się w 1989 roku, kiedy Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wystrzeliła teleskop kosmiczny Hipparcos, nazwany tak na cześć słynnego greckiego astronoma Hipparchusa. W ciągu kilku lat obserwacji, teleskop Hipparcos dostarczył danych o paralaksie i odległości dla ponad 100 000 stosunkowo bliskich gwiazd.

Te pomiary stały się podstawą dla większości szacowanych odległości do gwiazd, które widzimy dzisiaj.

Kalendarze księżycowe na rok 2020 już są! Zamów swój, zanim zniknie. Prawie wyprzedane!

Podczas obserwacji z dwóch miejsc, istnieje niewielkie przesunięcie w pozycji pobliskiej gwiazdy w stosunku do odległych gwiazd tła. Dla obserwacji na Ziemi, wykonywanych w odstępie sześciu miesięcy, separacja pomiędzy tymi dwoma miejscami jest średnicą orbity Ziemi. Kąt alfa to kąt paralaksy. Obrazek przez P.wormer / Wikimedia Commons.

Oryginalne dane z Hipparcosa dały paralaksę 7,63 milirysekundy dla Betelgezy; to około jedna milionowa szerokości Księżyca w pełni. Obliczenia oparte na tej paralaksie dały odległość około 430 lat świetlnych.

Jednakże Betelgeza jest tak zwaną gwiazdą zmienną, ponieważ jej jasność zmienia się w czasie (to powiedziawszy, ostatnie podniecenie związane ze słabnięciem Betelgezy wynika z faktu, że jest to największy spadek jasności jaki kiedykolwiek zaobserwowano). I tu zaczęły się trudności z oszacowaniem odległości Betelgezy.

Ponieważ kolejne badania wykazały błąd w metodach redukcji danych Hipparcosa dla gwiazd zmiennych. Próba poprawienia tych błędów dała paralaksę 5,07 milirysekundy, zmieniając szacowaną odległość Betelgezy z 430 lat świetlnych na około 643 lata świetlne, plus minus 46 lat świetlnych.

Ale czekaj, to nie wszystko. W 2017 roku astronomowie opublikowali nowe obliczenia, które jeszcze bardziej poprawiły paralaksę Betelgezy do 4,51 miliardowych sekundy. Ta nowa analiza danych z Hipparcosa obejmowała również obserwacje z kilku naziemnych teleskopów radiowych. Dzięki temu Betelgeza znalazła się w odległości około 724 lat świetlnych, a dokładniej między 613 a 881 lat świetlnych, gdy uwzględnimy niepewność danych.

Możesz wiedzieć, że misja astrometryczna Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej ma na celu stworzenie trójwymiarowej mapy naszej galaktyki Drogi Mlecznej. W czasie drugiego wydania danych w kwietniu 2018 roku ESA powiedziała, że dane Gaia umożliwiły już:

… najbogatszy katalog gwiazd do tej pory, w tym wysoce precyzyjne pomiary prawie 1,7 miliarda gwiazd.

Jednak Betelgeuse nie jest jedną z tych gwiazd, a Gaia nie zostanie użyta do znalezienia dokładniejszej odległości dla Betelgeuse. Powodem jest to, że Betelgeuse jest zbyt jasna dla czujników statku kosmicznego.

Mapa Oriona Łowcy, pokazująca położenie Betelgeuse. Image via IAU / Sky & Telescope magazine / Wikimedia Commons.

Słowo o paralaksie. Czy kiedykolwiek oglądałeś pobliski obiekt z dwóch różnych miejsc i zauważyłeś, jak zmieniło się jego położenie w stosunku do odległych punktów orientacyjnych? To jest właśnie efekt zwany paralaksą. Aby uzyskać oszacowanie odległości, pomiary pozycji pobliskiej gwiazdy na niebie w stosunku do odległych gwiazd tła są wykonywane w odstępie sześciu miesięcy. W tym czasie Ziemia przemieściła się na przeciwną stronę swojej orbity, więc oba miejsca dzieli średnica orbity Ziemi, czyli około 186 milionów mil (300 milionów km). Różnica we względnej pozycji pobliskiej gwiazdy w tych dwóch miejscach pozwala astronomom wyznaczyć kąt paralaksy i obliczyć odległość do pobliskiej gwiazdy.

Starożytni greccy astronomowie rozumieli pojęcie paralaksy, ale brakowało im technologii do wykonywania bardzo dokładnych pomiarów kątowych na niebie. W rezultacie wszystkie pomiary paralaksy gwiazd zawodziły aż do momentu, gdy w 1838 roku udało się to niemieckiemu astronomowi Friedrichowi Besselowi. Użył on teleskopu i mimo że jego dwa miejsca obserwacyjne znajdowały się po przeciwnych stronach orbity Ziemi, ledwo był w stanie dostrzec niewielkie przesunięcie kątowe. Ale to wystarczyło, by wyznaczyć odległość 11 lat świetlnych do pobliskiej gwiazdy zwanej 61 Cygni.

Od czasów Bessela do momentu wystrzelenia Hipparcosa w 1989 roku wyznaczono zaledwie kilka tysięcy paralaks. Proces ten utrudniało wiele czynników, w tym niezwykle małe kąty, niedoskonałości instrumentów, a także, a może przede wszystkim, mętność ziemskiej atmosfery. Obserwacje z Ziemi, nawet z bardzo jasnych i ciemnych miejsc, takich jak pustynie i szczyty gór, są zamazane przez zniekształcenia w atmosferze.

Hipparcos, rozpoczynając obserwacje z kosmosu w 1989 roku, pokonał ograniczenia narzucone przez ziemską atmosferę, aby uzyskać dane o położeniu gwiazd z niespotykaną jak na tamte czasy dokładnością. Astronomowie kontynuują udoskonalanie tych pomiarów dzięki nowym innowacjom w instrumentach i analizie danych, wykorzystując obserwatoria naziemne i kosmiczne.

Dolna granica: Pomiar odległości do Betelgezy był szczególnie trudny, ponieważ jest ona gwiazdą zmienną. Złożone obliczenia oparte na danych z teleskopu kosmicznego Hipparcos i naziemnych teleskopów radiowych wskazują, że znajduje się ona w odległości około 724 lat świetlnych.

Zespół EarthSky jest zachwycony dostarczaniem codziennych aktualizacji dotyczących kosmosu i świata. Uwielbiamy Wasze zdjęcia i z radością przyjmujemy Wasze wskazówki dotyczące wiadomości. Ziemia, Kosmos, Świat Człowieka, Dziś w nocy.