Ny viten om superkjempen Betelgeuse

Øverst til venstre i det vakre vinterstjernebildet Orion skinner en lyssterk stjerne med et umiskjennelig rødoransje skjær. Det er Betelgeuse, en såkalt rød superkjempe 20 ganger mer massiv enn Sola, 1000 ganger større og med en lysstyrke som tilsvarer mer enn 100 000 soler. Kjempestjernen har vært nøye studert i over 100 år, og nylig har et av verdens største og beste teleskoper, Very Large Telescope i Chile, tatt den nærmere i øyesyn. De rekordskarpe observasjonene gir oss ny kunnskap om Betelgeuse og oppklarer et langvarig mysterium rundt røde kjempestjerner.

Stjerneoverflaten avbildet

På grunn av sin store masse har Betelgeuse utviklet seg raskt fra vanlig hovedseriestjerne til rød kjempe-fasen, sluttstadiet for stjerner på rundt 10 solmasser eller mer. Alderen er anslått til kun 8,5 millioner år, og astronomene forventer at den kan eksplodere som en supernova i løpet av noen få tusen år. Siden den ligger relativt nær Jorda – om lag 640 lysår – vil supernovaen lyse like sterkt som fullmånen på himmelen!

På grunn av størrelsen og avstanden til Betelgeuse klarte astronomer allerede i 1920 å måle diameteren med en spesiell teknikk kalt interferometri. Kort fortalt går interferometri ut på å kombinere lyset fra samme objekt samlet med to eller flere teleskoper, noe som øker oppløsningen betraktelig. Samme teknikk ble brukt rundt 1990 da forskere fant tegn på lyse flekker på stjerneoverflaten og tolket dem som store gasstrømninger (konveksjon) i stjerneatmosfæren.

I 1995 tok Romteleskopet Hubble et ultrafiolett bilde som viste Betelgeuses overflate i meget grove trekk. Vanligvis er dette umulig, siden de aller fleste stjerner er altfor langt unna til å opptre som annet enn ørsmå prikker – det astronomene kaller punktkilder. Bildet, som var den første direkte avbilding av en stjerneoverflate (foruten Solas), avslørte et stort område med høyere temperatur enn resten av overflaten.

Ultrafiolett bilde tatt i 1995 med Romteleskopet Hubble. Foto: Fletcher (t.v.) og HST (t.h.)

Gigantisk og mystisk massetap nå observert

Vi vet at kjempestjerner mister mye masse mot slutten av sine liv; i løpet av noen få tusen år kan tapet faktisk tilsvare hele Solas masse. I lang tid har et av de store spørsmålene rundt røde kjempestjerner vært hvordan denne prosessen foregår. Rekordskarpe observasjoner av Betelgeuse, gjort ved Very Large Telescope i Chile i 2009, har gitt oss nye, viktige ledetråder. Ved hjelp av moderne avbildningsteknikker som adaptiv optikk og det som på engelsk kalles for «lucky imaging», kan astronomene i dag redusere den slørende effekten jordatmosfæren har på bilder som tas fra bakken.

På de nye bildene kunne forskerne se en gigantisk gassøyle som strakk seg minst seks ganger lenger ut i rommet enn stjernens radius. Gassøylens lengde tilsvarer avstanden mellom Sola og vår ytterste planet, Neptun. Det er altså tydelig at Betelgeuse sine ytre lag ikke kvitter seg med gass jevnt i alle retninger. To ulike mekanismer kan forklare denne asymmetrien: En teori går ut på at massetapet skjer over polområdene til kjempestjernen, muligens på grunn av rotasjonen. Den andre muligheten er at gassøylen ble dannet over store og kraftige gasstrømninger inni stjernen.

Betelgeuse-atmosfæren studert med sofistikert teleskopteknikk

For å komme nærmere et svar tok astronomene i bruk det toppmoderne interferometeret ved Very Large Telescope (VLT). Stjernelyset ble ledet fra tre identiske, 1,8 meter store teleskoper via underjordiske tuneller fram til et spesielt instrument som kombinerte lysstrålene. Med denne metoden blir oppløsningen like god som den man ville fått med et stort teleskop med samme diameter som avstanden mellom enkeltteleskopene – i dette tilfellet 48 meter. Hadde vi mennesker hatt like godt syn som VLT-interferometeret, kunne vi fått øye på en femkroning plassert på Det internasjonale romstasjonen, 360 km over jordoverflaten. De nye observasjonene var så skarpe at astronomene for første gang kunne studere gasstrømningene på forskjellige steder i en fjern stjernes atmosfære.

Kunstnerisk framstilling av den røde superkjempen Betelgeuse, med enorme gassbobler kokende på overflaten og en gigantisk gassøyle like lang som avstanden fra Sola til Neptun. Ill.: ESO

Det viser seg at noen områder i atmosfæren til Betelgeuse er på vei opp, mens andre faller innover. Disse gigantiske boblene som farer både utover og innover, kan være like store som stjernen selv. Undersøkelsene så langt tyder dermed på at det er kraftige bevegelser i kjempestjernenes ytre lag som står bak det enorme massetapet og som kan forårsake gassutblåsninger av ufattelige dimensjoner, i alle fall målt i forhold til vår egen lille sol. I takt med utviklingen av nye teleskoper og forbedret instrumentering vil vi i framtiden garantert få enda mer detaljerte bilder og studier av universets superkjemper.

Artikkelen er hentet fra Himmelkalenderen 2010, side 71–73. © Jan-Erik Ovaldsen