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

uw News

waarnemingen van de ster Betelgeuse genomen door de Very Large Telescope van ESO in januari en December 2019, waaruit blijkt dat de ster aanzienlijk gedimd is.ESO / M. Montargès et al.eind vorig jaar werd bekend dat de ster Betelgeuse aanzienlijk aan het vervagen was en uiteindelijk daalde tot ongeveer 40% van zijn gebruikelijke helderheid. De activiteit leidde tot speculatie dat de rode superreus snel zou exploderen als een enorme supernova.

maar astronomen hebben meer goedaardige theorieën om het verduisteringsgedrag van de ster te verklaren. Wetenschappers aan de Universiteit van Washington en het Lowell Observatorium geloven dat ze steun hebben voor een van hen: Betelgeuse verduistert niet omdat het op het punt staat te ontploffen-het is gewoon stoffig.in een paper aanvaard voor Astrophysical Journal Letters en gepubliceerd op de preprint site arXiv, Emily Levesque, Een uw associate professor of astronomy, en Philip Massey, een astronoom bij Lowell Observatory, melden dat waarnemingen van Betelgeuse genomen Februari. 14 in de Flagstaff, Arizona, observatory toegestaan hen om de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de ster te berekenen. Ze ontdekten dat Betelgeuse aanzienlijk warmer is dan verwacht als de recente dimmen veroorzaakt werden door een afkoeling van het oppervlak van de ster.

De nieuwe berekeningen ondersteunen de theorie dat Betelgeuse — zoals veel rode superreuzen geneigd zijn te doen — waarschijnlijk wat materiaal uit zijn buitenste lagen heeft verwijderd.

een foto van VY Canis Majoris, een rode superreus die grotendeels wordt verduisterd door stof, gemaakt in 2005.NASA / ESA / R. Humphreys/University Of Minnesota

” we zien dit de hele tijd in rode superreuzen, en het is een normaal onderdeel van hun levenscyclus,” zei Levesque. “Rode superreuzen zullen af en toe materiaal van hun oppervlakken afwerpen, dat als stof rond de ster zal condenseren. Als het afkoelt en verdwijnt, zullen de stofkorrels wat van het licht naar ons toe absorberen en ons zicht blokkeren.”

Het is nog steeds waar: astronomen verwachten dat Betelgeuse binnen 100.000 jaar explodeert als een supernova wanneer zijn kern instort. Maar het dimmen van de ster, die begon in oktober, was niet per se een teken van een op handen zijnde supernova, volgens Massey.Eén theorie was dat nieuw gevormd stof een deel van het licht van Betelgeuse absorbeerde. Een ander stelde dat enorme convectiecellen in Betelgeuse heet materiaal naar het oppervlak hadden getrokken, waar het was afgekoeld voordat het terug in het interieur viel.

“een eenvoudige manier om te vertellen tussen deze mogelijkheden is het bepalen van de effectieve oppervlaktetemperatuur van Betelgeuse,” zei Massey.

Het meten van de temperatuur van een ster is geen eenvoudige taak. Wetenschappers kunnen niet zomaar een thermometer op een ster richten en een meting krijgen. Maar door te kijken naar het spectrum van licht afkomstig van een ster, kunnen astronomen de temperatuur berekenen.”Emily en ik hadden contact gehad over Betelgeuse, en we waren het er beiden over eens dat het voor de hand liggende ding om te doen was om een spectrum te krijgen,” zei Massey. “Ik had al observatietijd gepland op de 4,3-meter Lowell Discovery Telescope, en ik wist dat als ik een beetje rond zou spelen ik een goed spectrum zou kunnen krijgen, ondanks dat Betelgeuse nog steeds een van de helderste sterren aan de hemel is.”

Het licht van heldere sterren is vaak te sterk voor een gedetailleerd spectrum, maar Massey gebruikte een filter dat het signaal effectief” dempte ” zodat ze het spectrum konden delven voor een bepaald kenmerk: de absorptie van licht door moleculen van titaniumoxide.volgens Levesque kan titaanoxide zich vormen en zich ophopen in de bovenste lagen van grote, relatief koele sterren zoals Betelgeuse. Het absorbeert bepaalde golflengten van licht, waardoor veelzeggende “bolletjes” achterblijven in het spectrum van rode superreuzen die wetenschappers kunnen gebruiken om de oppervlaktetemperatuur van de ster te bepalen.

volgens hun berekeningen, De gemiddelde oppervlaktetemperatuur van Betelgeuse op Febr. 14 was ongeveer 3,325 graden Celsius, of 6,017 F. Dat is slechts 50-100 graden Celsius koeler dan de temperatuur die een team — met inbegrip van Massey en Levesque — had berekend als Betelgeuse ‘ s oppervlaktetemperatuur in 2004, jaren voordat het dramatische dimmen begon.deze bevindingen doen de twijfel rijzen dat Betelgeuse aan het dimmen is omdat een van de massieve convectiecellen van de ster heet gas vanuit het binnenste naar het oppervlak had gebracht, waar het was afgekoeld. Veel sterren hebben deze convectiecellen, waaronder onze eigen zon. Ze lijken op het oppervlak van een pot kokend water, zei Levesque. Maar terwijl de convectiecellen op onze zon talrijk en relatief klein zijn — ongeveer de grootte van Texas of Mexico — rode superreuzen zoals Betelgeuse, die groter, koeler zijn en een zwakkere zwaartekracht hebben, sport slechts drie of vier massieve convectiecellen die zich over een groot deel van hun oppervlakken uitstrekken.

een simulatie van gigantische convectiecellen op een hypothetische rode superreus ster.Bernd Freytag / Uppsala University

als een van deze massieve cellen tot het oppervlak van Betelgeuse was gestegen, zouden Levesque en Massey een aanzienlijk grotere temperatuurdaling hebben geregistreerd dan wat ze tussen 2004 en 2020 zien.

een afbeelding van Betelgeuse, gemaakt in 2017 door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, met waarschijnlijke convectiecellen aan het oppervlak.ALMA / ESO / NAOJ / Nrao / E. O ‘ Gorman / P. Kervella

“een vergelijking met ons spectrum van 2004 toonde meteen aan dat de temperatuur niet significant was veranderd,” zei Massey. “We wisten dat het antwoord stof moest zijn.”

astronomen hebben stofwolken rond andere rode superreuzen waargenomen, en aanvullende waarnemingen kunnen vergelijkbare rommel rond Betelgeuse aan het licht brengen.

in de afgelopen weken is Betelgeuse weer begonnen op te fleuren, zij het enigszins. Zelfs als de recente dimmen geen indicatie was dat de ster snel zou ontploffen, voor Levesque en Massey, is dat geen reden om te stoppen met zoeken.

“rode superreuzen zijn zeer dynamische sterren,” zei Levesque. “Hoe meer we kunnen leren over hun normale gedrag — temperatuurschommelingen, stof, convectiecellen — hoe beter we ze kunnen begrijpen en herkennen wanneer er iets unieks, zoals een supernova, kan gebeuren.het onderzoek werd gefinancierd door subsidies aan het Lowell Observatory, De Research Corporation for Scientific Advancement en de National Science Foundation.

voor meer informatie kunt u contact opnemen met Levesque op [email protected] en Massey op [email protected].

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