dæmpning Betelgeuse er sandsynligvis ikke kold, bare støvet, ny undersøgelse viser

pressemeddelelser | forskning | videnskab

marts 6, 2020

sent i sidste år brød nyheden om, at stjernen Betelgeuse falmede markant og i sidste ende faldt til omkring 40% af sin sædvanlige lysstyrke. Aktiviteten fremkaldte populær spekulation om, at den røde superkæmpe snart ville eksplodere som en massiv supernova.

men astronomer har mere gunstige teorier til at forklare stjernens dæmpningsadfærd. Betelgeuse dæmpes ikke, fordi det er ved at eksplodere — det er bare støvet.i et papir, der er accepteret til Astrophysical Journal Letters og offentliggjort på preprint-stedet, Emily Levesk, en lektor i astronomi, og Philip Massey, en astronom med Lavell Observatorium, rapporterer, at observationer af Betelgeuse taget Feb. 14 på Flagstaff, Arisonaobservatoriet tillod dem at beregne stjernens gennemsnitlige overfladetemperatur. De opdagede, at Betelgeuse er betydeligt varmere end forventet, hvis den nylige dæmpning var forårsaget af en afkøling af stjernens overflade.

de nye beregninger understøtter teorien om, at Betelgeuse — som mange røde superkæmpestjerner er tilbøjelige til at gøre — sandsynligvis har sloughed af noget materiale fra dets ydre lag.

et synligt lys billede af VY Canis Majoris, en rød superkæmpestjerne, der stort set er skjult af støv, taget i 2005.NASA / ESA / R. Humphreys / University of Minnesota

“Vi ser det hele tiden i røde supergiants, og det er en normal del af deres livscyklus,” sagde Levesk. “Røde supergiants vil lejlighedsvis kaste materiale fra deres overflader, som vil kondensere omkring stjernen som støv. Når det afkøles og spredes, vil støvkornene absorbere noget af lyset på vej mod os og blokere vores syn.”

det er stadig sandt: astronomer forventer, at Betelgeuse eksploderer som en supernova inden for de næste 100.000 år, når dens kerne kollapser. Men stjernens dæmpning, som begyndte i oktober, var ikke nødvendigvis et tegn på en forestående supernova, ifølge Massey.

en teori var, at nydannet støv absorberede noget af Betelgeuses lys. En anden hævdede, at enorme konvektionsceller i Betelgeuse havde trukket varmt materiale op til overfladen, hvor det var afkølet, før det faldt tilbage i det indre.

“en enkel måde at fortælle mellem disse muligheder er at bestemme den effektive overfladetemperatur på Betelgeuse,” sagde Massey.

måling af en stjernes temperatur er ingen enkel opgave. Forskere kan ikke bare pege et termometer mod en stjerne og få en læsning. Men ved at se på spektret af lys, der stammer fra en stjerne, kan astronomer beregne dens temperatur.”Emily og jeg havde været i kontakt med Betelgeuse, og vi var begge enige om, at det åbenlyse var at få et spektrum,” sagde Massey. “Jeg havde allerede planlagt observationstid på det 4,3 meter lange Discovery-teleskop, og jeg vidste, at hvis jeg spillede lidt rundt, ville jeg være i stand til at få et godt spektrum på trods af at Betelgeuse stadig var en af de lyseste stjerner på himlen.lyset fra klare stjerner er ofte for stærkt til et detaljeret spektrum, men Massey anvendte et filter, der effektivt “dæmpede” signalet, så de kunne udvinde spektret for en bestemt signatur: absorbansen af lys ved molekyler af titanilte.Titan kan dannes og ophobes i de øverste lag af store, relativt kølige stjerner som Betelgeuse, ifølge Levesk. Det absorberer visse bølgelængder af lys og efterlader fortællende” scoops ” i spektret af røde supergiants, som videnskabsmand kan bruge til at bestemme stjernens overfladetemperatur.

Ved deres beregninger, Betelgeuses gennemsnitlige overfladetemperatur den Feb. 14 var omkring 3.325 grader Celsius eller 6.017 F. Det er kun 50-100 grader Celsius køligere end den temperatur, som et hold — inklusive Massey og Levesk — havde beregnet som Betelgeuses overfladetemperatur i 2004, år før dens dramatiske dæmpning begyndte.

disse fund rejser tvivl om, at Betelgeuse dæmpes, fordi en af stjernens massive konvektionsceller havde bragt varm gas fra det indre til overfladen, hvor den var afkølet. Mange stjerner har disse konvektionsceller, inklusive vores egen sol. De ligner overfladen af en gryde med kogende vand, sagde Levesk. Men mens konvektionscellerne på vores sol er talrige og relativt små — omtrent på størrelse med Betelgeuse, som er større, køligere og har svagere tyngdekraft, sport kun tre eller fire massive konvektionsceller, der strækker sig over meget af deres overflader.

en simulering af gigantiske konvektionsceller på en hypotetisk rød superkæmpestjerne.Bernd Freytag / Uppsala University

hvis en af disse massive celler var steget til Betelgeuses overflade, ville Levesk og Massey have registreret et væsentligt større fald i temperaturen end hvad de ser mellem 2004 og 2020.

et billede af Betelgeuse fanget i 2017 af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, der viser sandsynlige konvektionsceller på overfladen.ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / E. O ‘ Gorman / P. Kervella

“en sammenligning med vores 2004-spektrum viste straks, at temperaturen ikke var ændret væsentligt,” sagde Massey. “Vi vidste, at svaret måtte være støv.”

astronomer har observeret støvskyer omkring andre røde superkæmper, og yderligere observationer kan afsløre lignende rod omkring Betelgeuse.

i løbet af de sidste par uger er Betelgeuse faktisk begyndt at lyse igen, omend lidt. Selvom den nylige dæmpning ikke var en indikation af, at stjernen snart ville eksplodere, til Levesk og Massey, er det ingen grund til at stoppe med at kigge.

“røde supergiants er meget dynamiske stjerner,” sagde Levesk. “Jo mere vi kan lære om deres normale opførsel — temperaturudsving, støv, konvektionsceller — jo bedre kan vi forstå dem og genkende, når noget virkelig unikt, som en supernova, kan ske.”

forskningen blev finansieret af tilskud til left Observatory, Research Corporation for Scientific Advancement og National Science Foundation.

For mere information, kontakt Levesk på [email protected] og Massey på [email protected].

Tag(er): astronomi & astrofysik * College of Arts & Videnskab * Institut for astronomi * Emily Levesk