Vad händer när Betelgeuse exploderar?

Varje stjärna kommer en dag att få slut på bränslet i sin kärna, vilket sätter stopp för den som naturlig källa till kärnfusion i universum. Medan stjärnor som vår sol smälter väte till helium och sedan – när de sväller till en röd jätte – helium till kol, finns det andra, mer massiva stjärnor som kan uppnå tillräckligt höga temperaturer för att ytterligare smälta kol till ännu tyngre grundämnen. Under dessa intensiva förhållanden kommer stjärnan att svälla till en röd superjätte, som är avsedd för en eventuell supernova efter cirka 100 000 år eller så. Och den ljusaste röda superjätten på hela vår natthimmel? Det är Betelgeuse, som – som Jillian Scudder förklarade på ett fantastiskt sätt 2015 – kan bli supernova när som helst.

Ärligt talat, på sitt avstånd på 640 ljusår från oss skulle den kunna ha gått i supernova när som helst från 1300-talet och framåt, och vi skulle fortfarande inte veta. Betelgeuse är en av de tio ljusaste stjärnorna på himlen i synligt ljus, men endast 13 procent av dess energiproduktion kan upptäckas av mänskliga ögon. Om vi kunde se hela det elektromagnetiska spektrumet – inklusive det infraröda – skulle Betelgeuse ur vårt perspektiv överglänsa alla andra stjärnor i universum utom vår sol.

Det var den första stjärnan någonsin som kunde upplösas som mer än en punktkälla. Den är 900 gånger större än vår sol och skulle uppsluka Merkurius, Venus, jorden, Mars och till och med asteroidbältet om den skulle ersätta vår moderstjärna. Det är en pulserande stjärna, så dess diameter förändras med tiden.

Den förlorar dessutom ständigt massa, när de intensiva fusionsreaktionerna börjar driva ut de yttersta, svagt hållna lagren. Direkta radioobservationer kan faktiskt upptäcka denna bortblåsta materia och har funnit att den sträcker sig bortom motsvarigheten till Neptunus omloppsbana.

Men när vi studerar natthimlen studerar vi det förflutna. Vi vet att Betelgeuse, med en osäker massa som ligger mellan cirka 12 och 20 gånger större än vår sol, aldrig var avsedd att leva särskilt länge: kanske bara cirka 10 miljoner år. Ju mer massiv en stjärna är, desto snabbare bränner den igenom sitt bränsle, och Betelgeuse brinner så väldigt, väldigt starkt: med cirka 100 000 gånger vår Sols luminositet. Den befinner sig för närvarande i slutskedet av sitt liv – som en röd superjätte – vilket innebär att när den innersta kärnan börjar smälta kisel och svavel till järn, nickel och kobolt kommer stjärnan själv bara att ha några minuter kvar.

I de sista ögonblicken kommer kärnan att vara otroligt varm, men järn, nickel och kobolt kommer inte att kunna smälta till något tyngre. Det är energimässigt ogynnsamt att göra det, och därför kommer ingen ny strålning att produceras i de innersta regionerna. Gravitationen är dock fortfarande verksam och försöker dra in stjärnans kärna i sig själv. Utan kärnfusion för att hålla den uppe har kärnan inga andra alternativ och börjar implodera. Kontraktionen gör att den värms upp, blir tätare och uppnår ett tryck som aldrig tidigare skådats. Och när en kritisk gräns har passerats händer det: atomkärnorna i stjärnans kärna börjar en galopperande fusionsreaktion på en gång.

Detta är vad som skapar en supernova av typ II: kärnkollapsen av en ultramassiv stjärna. Efter en kort inledande blixt kommer Betelgeuse att lysa upp enormt under flera veckor och stiga till en maximal ljusstyrka som i sig är miljarder gånger starkare än solen. Den kommer att förbli vid maximal ljusstyrka i månader, eftersom radioaktiv kobolt och expanderande gaser orsakar en kontinuerlig ljusemission.

Supernovor har inträffat i vår Vintergata i det förflutna: bland annat 1604, 1572, 1054 och 1006. Ett antal av dem var så ljusstarka att de var synliga under dagen. Men ingen av dem var så nära som Betelgeuse.

Med ett avstånd på bara 600-tals ljusår kommer Betelgeuse att vara mycket närmare än någon supernova som någonsin registrerats av mänskligheten. Den är lyckligtvis fortfarande tillräckligt långt borta för att inte utgöra någon fara för oss. Vår planets magnetfält kommer lätt att avleda alla energipartiklar som råkar komma i vår riktning, och den är tillräckligt avlägsen för att den högenergistrålning som når oss kommer att ha så låg densitet att den kommer att ha mindre inverkan på dig än den banan du åt till frukost. Men åh, kommer den någonsin att verka ljus.

Inte bara kommer Betelgeuse att vara synlig under dagen, men den kommer att konkurrera med månen om att vara det näst ljusaste objektet på himlen. I vissa modeller blir Betelgeuse ”bara” lika ljus som en tjock halvmåne, medan andra kommer att se den konkurrera med hela fullmånen. Den kommer möjligen att vara det ljusaste objektet på natthimlen i mer än ett år tills den slutligen bleknar bort till ett svagare tillstånd.

Det är tyvärr så att vi inte har något svar på nyckelfrågan ”när”; tusentals andra stjärnor i Vintergatan kan gå i supernova innan Betelgeuse gör det. Innan vi har utvecklat ett extremt kraftfullt neutrinoteleskop för att mäta energispektrumet av neutriner som genereras av (och därmed vilka grundämnen som smälter inom) en stjärna som Betelgeuse, hundratals ljusår bort, kommer vi inte att veta hur nära den är att bli supernova. Den kan ha exploderat redan, och ljuset från katastrofen är redan på väg mot oss … eller så kan den förbli oförändrad jämfört med i dag i ytterligare hundratusen år.