Pred nekaj meseci smo vsi gledali, kako je Betelgeuse zatemnila. Med oktobrom 2019 in 22. februarjem 2020 je svetlost zvezde padla za približno trikrat. Z magnitude 0,5 in desete najsvetlejše zvezde na nebu se je dvignila na magnitudo 1,7.
Seveda smo se vsi spraševali, kaj se dogaja. Bi šlo za supernovo? Čeprav je bilo to zelo malo verjetno, kako bi se lahko spraševali?
Nova študija predlaga bolj prozaično razlago za Betelgeuseovo vedenje. Namesto neizbežne supernove zatemnitev ustvarjajo preproste zvezdne pege.
Nova študija ima naslov ' Betelgeuse Fainter tudi v submilimetru: analiza spremljanja JCMT in APEX med nedavnim optičnim minimumom .” Glavni avtor je Thavisha Dharmawardena z Inštituta Max Planck za astronomijo. Članek je objavljen v The Astrophysical Journal Letters.
Po izrazitem upadu svetlosti se je Betelgeuse vrnila v obliko. Do 25. februarja se je spet začelo svetleti. Nemirni znanstveniki so se zaposlili in začeli zbirati opazovalne podatke in poskušati sestaviti, kaj se je zgodilo. Marca 2020 sta dva astronoma objavila svoje najnovejše delo, ki kaže, da je samo prah povzročil Betelgeuseovo zatemnitev.
Betelgeuse, kot ga vidi vesoljski teleskop Hubble. Betelgeuse je zgornja leva zvezda v ozvezdju Orion. Zasluge: NASA
Emily Levesque z univerze v Washingtonu je bil eden od teh znanstvenikov. V sporočilu za javnost, v katerem je naznanila njihovo delo, je dejala: »To ves čas vidimo pri rdečih supergigantih in to je normalen del njihovega življenjskega cikla. Rdeči supergiganti bodo občasno odvrgli material s svojih površin, ki se bo okrog zvezde kondenziral kot prah. Ko se ohlaja in razprši, bodo prašna zrna absorbirala del svetlobe, ki gre proti nam, in nam blokirala pogled.'
Rdeči supergiganti, kot je Betelgeuse, v starosti postanejo nestabilni. Ker so pokurili toliko svojega goriva, posledična izguba mase pomeni izgubo lastne gravitacije, ki drži te zvezde skupaj. Lahko utripajo in ta utripanja so na časovnem merilu sto ali celo tisoč dni. Te pulzacije vidimo kot spremembe v svetlosti.
Ker je gravitacija na površini zvezde v starosti oslabila, lahko te pulzacije zunanjo plast zvezde precej zlahka vržejo v vesolje. Ta odpadni material se spremeni v prah in to je privedlo do prejšnje razlage za Betelgeusejevo zatemnitev.
Betelgeuse in kompleks Orionovega molekularnega oblaka. Betelgeuse je rdeča zvezda v zgornjem levem kotu. Avtor slike: Rogelio Bernal Andreo – http://deepskycolors.com/astro/JPEG/RBA_Orion_HeadToToes.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20793252
Rdeči supergiganti, kot je Betelgeuse, so zelo dinamične zvezde, zato nič o tem zatemnitvi ne bi smelo biti presenetljivo. Toda še vedno je lahko potrebno veliko dela, da ugotovimo, kaj se z njimi dogaja. Vprašanje Betelgeusejeve zatemnitve se ni končalo z Levesquejevo študijo.
V tej novi študiji so raziskovalci preučili 13-letne opazovalne podatke iz Betelgeuse. Študija predstavlja submilimetrska opazovanja iz Teleskop James Clerk Maxwell in Atacama Pathfinder eksperiment (APEX). Vsi ti podatki kažejo, da je Betelgeuse doživela tudi druge epizode zatemnitve. Trenutna zatemnitev je bila opažena v optični svetlobi in je bila bolj izrazita kot prejšnja. Toda v prejšnjih epizodah je zvezda še vedno zatemnila za 20 %, čeprav v daljših valovnih dolžinah.
V tej novi raziskavi so Dharmawardena in drugi avtorji začeli s testiranjem hipoteze o prahu.
Umetnikov vtis o Betelgeuse. Zasluge: ESO/L. Calçada
Namesto optične svetlobe so pogledali podatke o daljših valovnih dolžinah. To je zato, ker medtem ko optično svetlobo blokira prah, lahko daljše valovne dolžine še vedno prodrejo. Betelgeuse je bil pri daljših valovnih dolžinah še vedno bolj zatemnjen, kar je nezdružljivo s prisotnostjo prahu. Nekaj drugega mora biti vzrok.
'Presenetilo nas je, da je Betelgeuse postala 20 % temnejša tudi v območju submilimetrskih valov,' poroča Steve Mairs iz vzhodnoazijskega observatorija, ki je sodeloval pri študiji.
Ekipa raziskovalcev je želela kopati globlje. Vzeli so spektralno območje, v katerem so opazovali Betelgeuse, in izračunali, kolikšen vpliv bi imel prah na njihove meritve. V njihovem submilimetrskem opazovalnem območju se izkaže, da zatemnitve ni mogoče razložiti s prahom. Če torej zatemnitev ni povzročila vmesni prah, so domnevali, da jo mora povzročiti zvezda sama.
Ta slika, pridobljena z instrumentom VISIR na ESO-jevem zelo velikem teleskopu, prikazuje infrardečo svetlobo, ki jo oddaja prah, ki obdaja Betelgeuse decembra 2019. Oblaki prahu, ki na tej dramatični sliki spominjajo na plamen, nastanejo, ko zvezda odvrže material nazaj v vesolje. Črni disk zakrije središče zvezde in velik del njene okolice, ki sta zelo svetla in morata biti zakrita, da je mogoče videti šibkejše praške. Oranžna pika na sredini je SFERA podoba Betelgeusejeve površine, ki je blizu velikosti Jupitrove orbite. Zasluge: ESO/P. Kervella/M. Montargès et al.
Avtorji so v svoji študiji zapisali, da 'modeliranje s prenosom sevanja kaže, da tega ne morejo povzročiti spremembe v prašnem ovoju, zato mora odražati spremembo v fotosferi zvezde.'
Skupina raziskovalcev pravi, da so velike zvezdne pege v Betelgeusejevi fotosferi odgovorne za zatemnitev. Pravijo, da so lise tako velike, da pokrivajo 50 do 70 % površine zvezde. Te so ogromne in so dovolj, da Betelgeuse zatemni.
'Proti koncu svojega življenja zvezde postanejo rdeči velikani,' je pojasnil glavni avtor Dharmawardena v izjava za javnost . 'Ko jim zmanjka zalog goriva, se spremenijo procesi, s katerimi zvezde sproščajo energijo.'
Da bi razumeli, kaj se tukaj dogaja, se moramo poglobiti v nekaj astrofizičnih načel.
Svetlost zvezde je odvisna od nekaj stvari: njenega premera in, kar je še pomembneje, temperature površine. Če se premer zvezde poveča, ne pa tudi njena temperatura, se bo svetilnost enakomerno zmanjšala na vseh valovnih dolžinah. Toda če se temperatura spremeni, se svetilnost ne poveča enakomerno na vseh valovnih dolžinah.
Ker Betelgeusejeva zatemnitev ni bila enaka v vidni in submilimetrski svetlobi, to pomeni, da se mora površinska temperatura spreminjati. Pravijo, da je zatemnitev posledica znižanja temperature zvezde za približno 200 C (392 F.)
Toda to ne pomeni, da je bilo znižanje temperature enakomerno po vsej površini starajoče se zvezde. In to je pripeljalo do zvezdnih peg.
'Vendar je bolj verjetna asimetrična porazdelitev temperature,' je pojasnil soavtor Peter Scicluna iz Evropskega južnega observatorija (ESO). »Ustrezne slike Betelgeuse z visoko ločljivostjo iz decembra 2019 prikazujejo območja z različno svetlostjo. Skupaj z našim rezultatom je to jasen pokazatelj ogromnih zvezdnih peg, ki pokrivajo med 50 in 70 % vidne površine in imajo nižjo temperaturo kot svetlejša fotosfera.
Svetlo in temno: Te slike Betelgeuse v visoki ločljivosti prikazujejo porazdelitev svetlosti v vidni svetlobi na njeni površini pred in med temnenjem. Zaradi asimetrije avtorji sklepajo, da so zvezdne lise ogromne. Slike so posnele s kamero SPHERE Evropskega južnega observatorija (ESO).
Zasluge slike: ESO / M. Montarges et al.
Betelgeuse je dobro preučena zvezda, a to nam samo kaže, da je še vedno polna presenečenj. Naše Sonce doživlja aktivnost sončnih peg v 11-letnem ciklu. Znanstveniki še ne vedo, ali gredo rdeči supergiganti, kot je Betelgeuse, skozi podoben cikel. Njegov prejšnji minimum svetlosti je bil tudi veliko bolj izrazit kot tisti pred njim. Je to dokaz cikla?
»Opazovanja v prihodnjih letih nam bodo povedala, ali je močno zmanjšanje Betelgeusejeve svetlosti povezano s točkovnim ciklom. Vsekakor bo Betelgeuse ostal vznemirljiv predmet za prihodnje študije,« je zaključil glavni avtor Dharmawardena.
Več:
- Izjava za javnost: Betelgeuse – velikan z madeži
- Raziskovalna naloga: Betelgeuse Fainter tudi v submilimetru: analiza spremljanja JCMT in APEX med nedavnim optičnim minimumom
- Vesolje danes: Je Betelgeuse nastala z združitvijo zvezd?