himmennys Betelgeuse likely isn’ t cold, just dusty, new study shows

News releases | Research | Science

March 6, 2020

ESO: n Very Large Telescope-teleskoopilla tammi-ja joulukuussa 2019 otetut havainnot Betelgeuse-tähdestä, jotka osoittavat tähden huomattavan himmenemisen.ESO / M. Montargès et al.

viime vuoden lopulla uutisoitiin, että tähti Betelgeuse oli himmenemässä merkittävästi, pudottaen lopulta noin 40 prosenttiin tavanomaisesta kirkkaudestaan. Toiminta lietsoi yleistä spekulaatiota siitä, että punainen Supernova räjähtäisi pian massiivisena supernovana.

tähtitieteilijöillä on kuitenkin hyväntahtoisempia teorioita tähden himmenemiskäyttäytymisen selittämiseksi. Ja Washingtonin yliopiston ja Lowellin observatorion tutkijat uskovat, että heillä on tukea yhdelle heistä: Betelgeuse ei himmene, koska se on räjähtämäisillään — se on vain pölyinen.

Astrophysical Journal Letters-lehteen hyväksytyssä ja arxiv-julkaisusivustolla julkaistussa paperissa UW: n tähtitieteen apulaisprofessori Emily Levesque ja Lowellin observatorion tähtitieteilijä Philip Massey kertovat, että betelgeusen havainnot on otettu helmikuulta. 14 Arizonan Flagstaffissa observatorio antoi heidän laskea tähden keskimääräisen pintalämpötilan. He havaitsivat, että Betelgeuse on huomattavasti oletettua lämpimämpi, jos viimeaikainen himmeneminen johtui tähden pinnan jäähtymisestä.

uudet laskelmat tukevat teoriaa, jonka mukaan Betelgeuse — kuten monet punaiset supergiantit tähdet ovat taipuvaisia tekemään — on todennäköisesti lohkaissut jonkin verran materiaalia uloimmista kerroksistaan.

vuonna 2005 otettu näkyvän valon kuva VY Canis Majoriksesta, suurelta osin pölyn peittämästä punaisesta supergiantista tähdestä.NASA/ESA / R. Humphreys / University of Minnesota

”näemme tätä koko ajan punaisissa supergianteissa, ja se on normaali osa heidän elinkaartaan”, Levesque sanoi. ”Punaiset supergiantit irtoavat silloin tällöin pinnoistaan materiaalia, joka tiivistyy tähden ympärille pölyksi. Jäähtyessään ja haihtuessaan pölyhiukkaset imevät osan meitä kohti tulevasta valosta ja tukkivat näkyvyytemme.”

se pitää yhä paikkansa: tähtitieteilijät odottavat Betelgeusen räjähtävän supernovana seuraavan 100 000 vuoden kuluessa, kun sen ydin romahtaa. Lokakuussa alkanut tähden himmeneminen ei kuitenkaan Masseyn mukaan ollut välttämättä merkki lähestyvästä supernovasta.

eräs teoria oli, että vastamuodostunut pöly imi osan Betelgeusen valosta. Toinen arveli, että betelgeusen sisällä olevat valtavat konvektiokennot olivat vetäneet kuumaa materiaalia pintaansa, jossa se oli jäähtynyt ennen kuin putosi takaisin sisätiloihin.

”yksinkertainen tapa kertoa näiden mahdollisuuksien välillä on määrittää betelgeusen tehollinen pintalämpötila”, Massey sanoi.

tähden lämpötilan mittaaminen ei ole yksinkertaista. Tutkijat eivät voi vain osoittaa lämpömittarilla tähteä ja saada lukemaa. Mutta katsomalla tähdestä lähtevän valon spektriä tähtitieteilijät voivat laskea sen lämpötilan.

”Emily ja minä olimme olleet yhteydessä Betelgeusesta, ja olimme molemmat yhtä mieltä siitä, että ilmiselvä asia olisi saada spektri”, Massey sanoi. ”Minulla oli jo tarkkailuaika 4,3-metrisellä Lowell Discovery-teleskoopilla, ja tiesin, että jos pelaisin vähän, saisin hyvän spektrin huolimatta siitä, että Betelgeuse on edelleen yksi kirkkaimmista tähdistä taivaalla.”

kirkkaiden tähtien valo on usein liian voimakasta yksityiskohtaiselle spektrille, mutta Massey käytti suodatinta, joka tehokkaasti ”vaimensi” signaalia, jotta he voisivat louhia spektrin tiettyä signaalia varten: valon absorbanssia titaanioksidimolekyylien avulla.

titaanioksidia voi Levesquen mukaan muodostua ja kertyä Betelgeusen kaltaisten suurten, suhteellisen viileiden tähtien Ylempiin kerroksiin. Se absorboi tiettyjä valon aallonpituuksia, jolloin punaisten superjättiläisten spektriin jää ”kauhoja”, joiden avulla tiedemies voi määrittää tähden pintalämpötilan.

heidän laskelmiensa mukaan Betelgeusen Keskimääräinen pintalämpötila helmikuulta. 14 oli noin 3 325 celsiusastetta eli 6 017 F. Se on vain 50-100 celsiusastetta viileämpi kuin se lämpötila, jonka ryhmä — mukaan lukien Massey ja Levesque — oli laskenut Betelgeusen pintalämpötilaksi vuonna 2004, vuosia ennen kuin sen dramaattinen himmeneminen alkoi.

nämä havainnot herättivät epäilyksen Betelgeusen himmenemisestä, koska yksi tähden massiivisista konvektiokennoista oli tuonut kuumaa kaasua sisätiloista pinnalle, jossa se oli jäähtynyt. Monilla tähdillä on näitä konvektiosoluja, myös omalla auringollamme. Ne muistuttavat kiehuvan veden kattilan pintaa, Levesque sanoi. Mutta siinä missä aurinkomme konvektiosolut ovat lukuisia ja suhteellisen pieniä — suunnilleen Texasin tai Meksikon kokoisia — punaisia superjättiläisiä, kuten Betelgeuse, jotka ovat suurempia, viileämpiä ja joiden painovoima on heikompi, niillä on vain kolme tai neljä massiivista konvektiosolua, jotka ulottuvat suuren osan pinnoistaan yli.

simulaatio jättiläismäisistä konvektiosoluista hypoteettisessa punaisessa supergiantähdessä.Bernd Freytag / Uppsalan yliopisto

Jos jokin näistä massiivisista soluista olisi noussut Betelgeusen pinnalle, Levesque ja Massey olisivat rekisteröineet huomattavasti suuremman lämpötilan laskun kuin mitä he näkevät vuosina 2004-2020.

Atacama Large Millimeter / submillimeter Array-järjestelmän vuonna 2017 kaappaama kuva Betelgeusesta, jossa näkyy todennäköisiä konvektiosoluja pinnalla.ALMA / ESO/NAOJ / NRAO / E. O ’ Gorman / P. Kervellä

”vertailu vuoden 2004 spektriimme osoitti heti, ettei lämpötila ollut muuttunut merkittävästi”, Massey sanoi. ”Tiesimme, että vastauksen täytyi olla tomua.”

tähtitieteilijät ovat havainneet pölypilviä muiden punaisten supergianttien ympärillä, ja lisähavainnot saattavat paljastaa samanlaista sotkua Betelgeusen ympärillä.

viime viikkojen aikana Betelgeuse on itse asiassa alkanut taas kirkastua, joskin hieman. Vaikka viimeaikainen himmeneminen ei ollut merkki siitä, että tähti pian räjähtäisi, levesquelle ja Masseylle, se ei ole syy lopettaa etsimistä.

”punaiset supergiantit ovat hyvin dynaamisia tähtiä”, Levesque sanoi. ”Mitä enemmän voimme oppia niiden normaalista käyttäytymisestä — lämpötilanvaihteluista, pölystä, konvektiosoluista — sitä paremmin voimme ymmärtää niitä ja tunnistaa, milloin jotain todella ainutlaatuista, kuten supernovan, saattaa tapahtua.”

tutkimusta rahoitettiin Lowellin observatorion, Research Corporation for Scientific Advancement-tutkimusyhtiön ja National Science Foundationin myöntämillä apurahoilla.

lisätietoja: Levesque at [email protected] ja Massey [email protected].

Tag(s): astronomy & astrophysics • College of Arts & Sciences * Department of Astronomy • Emily Levesque