BETELGEUSE: CIRI, PEMBENTUKAN, STRUKTUR DAN KOMPOSISI - ARTE - 2026

Betelgeuse adalah bintang alfa dari buruj Orion, itulah sebabnya ia juga disebut alpha Orionis. Ia adalah bintang jenis supergiant merah, bintang isipadu terbesar, tetapi tidak semestinya paling besar.

Walaupun menjadi bintang alpha Orion, Betelgeuse pada pandangan pertama bukanlah yang paling terang di buruj, kerana Rigel -beta Orionis- adalah yang paling menonjol. Namun, dalam spektrum merah inframerah dan dekat, Betelgeuse adalah yang paling terang, fakta yang berkaitan secara langsung dengan suhu permukaannya.

Gambar 1. Buruj Orion dan empat bintang utamanya, termasuk Betelgeuse. Sumber: Pixabay.

Bintang ini pasti diperhatikan sejak zaman kuno oleh manusia pertama, kerana kilauannya yang sangat hebat. Dalam urutan kecerahan, biasanya yang paling terang kesepuluh di langit malam dan, seperti yang telah kita katakan, kecerahan kedua di buruj Orion.

Ahli astronomi China pada abad ke-1 menggambarkan Betelgeuse sebagai bintang kuning. Tetapi pemerhati lain seperti Ptolemy menyebutnya sebagai oren atau kemerahan. Tidak lama kemudian, pada abad ke-19, John Herschel memerhatikan bahawa kecerahannya berubah-ubah.

Apa yang berlaku ialah semua bintang berevolusi, itulah sebabnya warnanya berubah dari masa ke masa, kerana mengeluarkan gas dan habuk dari lapisan paling dangkal. Ini juga mengubah kilauannya.

Ciri umum

Betelgeuse adalah contoh ciri bintang supergiant merah, yang ditandai dengan mempunyai jenis spektrum K atau M dan jenis cahaya.

Mereka adalah bintang suhu rendah; Dalam kes Betelgeuse, dikira kira-kira 3000 K. Suhu dan warna saling berkaitan, misalnya sekeping besi panas berwarna merah panas, tetapi jika suhu meningkat, ia berubah menjadi putih.

Walaupun baru berusia 8 juta tahun, Betelgeuse telah berkembang dengan cepat dari urutan utama, kerana bahan bakar nuklearnya telah habis dan membengkak ke dimensi sekarang.

Bintang gergasi ini juga mempunyai kecerahan berubah-ubah. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini kecerahannya telah berkurang, yang membimbangkan masyarakat ilmiah, walaupun baru-baru ini pulih.

Berikut adalah ciri utamanya:

- Jarak : Antara 500 hingga 780 tahun cahaya.

- Jisim : Antara 17 hingga 25 jisim suria.

- Radius : Antara 890 hingga 960 radius solar.

- Kecerahan : Antara 90,000 hingga 150,000 cahaya matahari.

- Keadaan evolusi : merah supergiant.

- Besarnya ketara : +0.5 (kelihatan) -3.0 (jalur J inframerah) -4.05 (jalur K inframerah).

- Umur : Antara 8 hingga 10 juta tahun.

- Kelajuan radial : +21.0 km / s

Betelgeuse tergolong dalam kelas spektrum M, yang bermaksud bahawa suhu fotosferanya agak rendah. Ia dikelaskan sebagai jenis M1-2 Ia-ab.

Dalam rajah Yerkes klasifikasi spektrum, akhiran Ia-ab bermaksud bahawa ia adalah supergiant luminositi perantaraan. Spektrum bercahaya Betelgeuse digunakan sebagai rujukan untuk klasifikasi bintang lain.

Diameter Betelgeuse dianggarkan antara 860 hingga 910 juta kilometer dan ia adalah bintang pertama yang diameternya diukur dengan interferometri. Diameter ini setanding dengan orbit Musytari, namun ia bukan supergen merah terbesar.

Walaupun saiznya besar, hanya 10-20 kali lebih besar daripada Matahari kita. Tetapi jisimnya cukup besar agar evolusi bintangnya cepat, kerana jangka hayat bintang adalah kebalikan dari itu kuasa dua jisimnya.

Pembentukan dan evolusi

Betelgeuse, seperti semua bintang, bermula sebagai awan gas hidrogen, helium dan habuk kosmik yang besar dengan unsur-unsur kimia lain, yang mengembun di sekitar titik pusat dan meningkatkan kepadatan jisimnya.

Terdapat bukti bahawa hal ini berlaku dalam pembentukan gugus bintang, biasanya terletak di dalam nebula yang terdiri dari benda interstellar yang sejuk dan jarang.

Gambar 2. nebula IC396 dengan banyak bintang dalam peringkat pembentukan. Gambar diambil dalam inframerah, kerana spektrum yang terlihat diserap oleh nebula. Sumber: NASA / Spitzer.

Pembentukan bintang, kehidupan dan kematiannya, adalah pertempuran abadi antara:

• Daya tarikan graviti, yang cenderung mengembunkan semua jirim pada satu titik dan
• Tenaga kinetik individu setiap zarah, yang bersama-sama memberikan tekanan yang diperlukan untuk melepaskan diri dan mengembang dari titik tarikan.

Ketika awan asal menyusut ke pusat, protostar terbentuk yang mula memancarkan sinaran.

Daya tarikan graviti menyebabkan nukleus atom memperoleh tenaga kinetik, tetapi apabila berhenti di pusat protostar yang paling padat, mereka memancarkan sinaran elektromagnetik dan dengan itu mulai bersinar.

Apabila titik tercapai di mana inti hidrogen dikemas dengan rapat dan memperoleh tenaga kinetik yang cukup untuk mengatasi tolakan elektrostatik, daya tarikan yang kuat mula bertindak. Kemudian pelakuran inti berlaku.

Dalam peleburan nuklear nukleus hidrogen, inti helium dan neutron terbentuk, dengan sejumlah besar tenaga kinetik dan radiasi elektromagnetik. Ini disebabkan oleh kehilangan jisim dalam tindak balas nuklear.

Ini adalah mekanisme yang melawan tekanan graviti bintang, melalui tekanan kinetik dan tekanan radiasi. Selagi bintang berada dalam keseimbangan ini, ia dikatakan berada dalam urutan utama.

Panggung gergasi merah

Proses yang dijelaskan di atas tidak berlangsung selama-lamanya, sekurang-kurangnya untuk bintang yang sangat besar, kerana ketika hidrogen ditukar menjadi helium, bahan bakarnya habis.

Dengan cara ini, tekanan yang melawan keruntuhan graviti semakin berkurang dan oleh itu inti bintang dipadatkan, pada masa yang sama bahawa lapisan luar mengembang dan sebahagian zarah, yang paling bertenaga, melarikan diri ke angkasa, membentuk awan debu yang mengelilingi bintang.

Apabila ini berlaku, keadaan gergasi merah telah tercapai dan ini adalah kes Betelgeuse.

Gambar 3. Betelgeuse, merah supergiant berukuran 800 matahari hingga 130 parsec dalam buruj Orion, menunjukkan cakera bintangnya. (Sumber: HST).

Dalam evolusi bintang, jisim bintang menentukan masa hidup dan mati.

Seorang yang hebat seperti Betelgeuse mempunyai jangka hayat yang pendek, melewati urutan utama dengan cepat, sementara kerdil merah yang kurang besar bersinar dengan sederhana selama berjuta-juta tahun.

Betelgeuse dianggarkan berusia 10 juta tahun dan dianggap berada di peringkat akhir kitaran evolusinya. Diperkirakan dalam 100,000 tahun atau lebih, kitaran hidupnya akan berakhir dengan letupan supernova yang besar.

Struktur dan komposisi

Betelgeuse mempunyai teras yang padat dikelilingi oleh mantel dan atmosfer, yang berukuran 4.5 kali diameter orbit Bumi. Tetapi pada tahun 2011, bintang itu dikelilingi oleh nebula bahan yang berasal dari dirinya sendiri.

Nebula yang mengelilingi Betelgeuse memanjang 60 bilion kilometer dari permukaan bintang, ini adalah 400 kali radius orbit Bumi.

Pada peringkat akhir mereka, raksasa merah mengusir bahan ke ruang sekitarnya, sejumlah besar dalam waktu yang relatif singkat. Betelgeuse dianggarkan menumpahkan setara dengan jisim Matahari hanya dalam 10,000 tahun. Ini hanya sekejap dalam masa yang luar biasa.

Di bawah ini adalah gambar bintang dan nebula, yang diperoleh dengan teleskop VLT yang terletak di Cerro Paranal, Antofagasta, Chile oleh ESO (Organisasi Eropah untuk Penyelidikan Astronomi di Hemisfera Selatan).

Dalam gambar itu, bulatan merah tengah adalah Betelgeuse bintang, dengan diameter empat setengah kali orbit Bumi. Kemudian cakera hitam sesuai dengan kawasan yang sangat terang yang ditutupi untuk membolehkan kita melihat nebula yang mengelilingi bintang, yang, seperti yang telah dikatakan, memanjang hingga 400 kali radius orbit Bumi.

Gambar ini diambil dalam jarak inframerah dan diwarnai sehingga wilayah yang berbeda dapat dilihat. Biru sepadan dengan panjang gelombang terpendek dan merah ke terpanjang.

Gambar 4. Lingkaran merah kecil di tengahnya adalah bintang Betelgeuse, lingkaran hitam adalah penutup dari kawasan yang sangat terang. Di sekeliling lingkaran hitam anda dapat melihat nebula yang terdiri daripada bahan yang dikeluarkan oleh bintang. (Sumber: ESO-VLT)

Unsur-unsur yang terdapat dalam Betelgeuse

Seperti semua bintang, Betelgeuse terdiri terutamanya daripada hidrogen dan helium. Namun, kerana ia adalah bintang dalam fasa terakhirnya, di dalamnya ia mula mensintesis unsur-unsur lain yang lebih berat dari jadual berkala.

Pengamatan nebula di sekitar Betelgeuse, terdiri dari bahan yang dilemparkan oleh bintang, menunjukkan adanya debu silika dan alumina. Bahan inilah yang membentuk sebahagian besar planet berbatu, seperti Bumi.

Ini memberitahu kita bahawa berjuta-juta bintang yang serupa dengan Betelgeuse ada pada masa lalu, yang menyediakan bahan yang membentuk planet berbatu di sistem suria kita, termasuk Bumi.

Pelemahan Betelgeuse

Sejak kebelakangan ini Betelgeuse menjadi berita di pers antarabangsa, sejak awal Oktober 2019 cahaya mulai redup dengan cukup jelas, hanya dalam beberapa bulan.

Sebagai contoh, untuk Januari 2020 kecerahannya menurun dengan faktor 2.5. Namun, pada 22 Februari 2020, ia berhenti meredup dan mula kembali cerah.

Ini merujuk kepada spektrum yang dapat dilihat, namun dalam spektrum inframerah kecerahannya tetap cukup stabil selama 50 tahun terakhir, yang mendorong para astronom untuk berfikir bahawa itu bukan variasi cahaya seperti yang terjadi pada tahap menuju ledakan supernova.

Sebaliknya, ini mengenai penyerapan dan penyebaran jalur spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat, disebabkan oleh awan debu yang diusir oleh bintang itu sendiri.

Awan debu ini telus ke inframerah, tetapi tidak ke spektrum yang dapat dilihat. Nampaknya awan debu tebal yang mengelilingi bintang dengan cepat menjauh darinya, sehingga bahu Orion, pemburu mitologi, pasti akan tetap berada di langit lebih lama.

Rujukan

1. Astronoo. Betelgeuse. Dipulihkan dari: astronoo.com.
2. Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the New Millenium. Edisi ketiga. Thomson-Brooks / Cole.
3. Seeds, M. 2011. Asas Astronomi. Edisi Ketujuh. Pembelajaran Cengage.
4. Buka tingkap. Hubungan cahaya-terang. Dipulihkan dari: media4.obspm.fr
5. Wikipedia. Betelgeuse. Dipulihkan dari: es.wikipedia.com
6. Wikipedia. Persatuan bintang Orion OB1. Dipulihkan dari: es.wikipedia.com