Przyciemnianie Betelgeuse prawdopodobnie nie jest zimne, tylko zakurzone, nowe badania pokazują

wiadomości | Badania | nauka

Marzec 6, 2020

pod koniec ubiegłego roku rozeszła się wiadomość, że gwiazda Betelgeuse znacznie blaknie, ostatecznie spadając do około 40% swojej zwykłej jasności. Aktywność ta podsycała popularne spekulacje, że czerwony nadolbrzym wkrótce wybuchnie jako masywna supernowa.

ale astronomowie mają bardziej łagodne teorie wyjaśniające zachowanie się gwiazdy. Naukowcy z University of Washington i Lowell Observatory wierzą, że mają poparcie dla jednego z nich: Betelgeuse nie ściemnia, bo zaraz wybuchnie — jest po prostu zakurzone.

w artykule przyjętym do Astrophysical Journal Letters i opublikowanym na stronie preprint arXiv, Emily Levesque, profesor nadzwyczajny astronomii UW i Philip Massey, astronom Z Lowell Observatory, informują, że obserwacje Betelgeuse miały miejsce w lutym. 14 w Obserwatorium Flagstaff w Arizonie pozwoliło im obliczyć średnią temperaturę powierzchni gwiazdy. Odkryli, że Betelgeza jest znacznie cieplejsza niż oczekiwano, jeśli ostatnie ściemnienie było spowodowane ochłodzeniem powierzchni gwiazdy.

nowe obliczenia potwierdzają teorię, że Betelgeuse — jak wiele czerwonych gwiazd nadolbrzymów jest skłonnych do tego — prawdopodobnie usunęła część materiału ze swoich zewnętrznych warstw.

zdjęcie w świetle widzialnym VY Canis Majoris, Czerwonej Gwiazdy nadolbrzym, która jest w dużej mierze zasłonięta przez pył, wykonane w 2005 roku.NASA/ESA/R. Humphreys/University of Minnesota

„widzimy to cały czas w czerwonych supergigantach i jest to normalna część ich cyklu życia”, powiedział Levesque. „Czerwone supergiganty od czasu do czasu usuwają materiał ze swoich powierzchni, który kondensuje się wokół gwiazdy jako pył. Gdy ochładza się i rozprasza, ziarna pyłu absorbują część światła kierującego się w naszą stronę i blokują nasz widok.”

to nadal prawda: astronomowie oczekują, że Betelgeuse wybuchnie jako supernowa w ciągu najbliższych 100 000 lat, kiedy jej jądro się zawali. Ale zaciemnienie gwiazdy, które rozpoczęło się w październiku, nie było koniecznie oznaką zbliżającej się supernowej, według Massey ’ a.

jedna z teorii głosiła, że nowo powstały pył absorbuje część światła Betelgeuse. Inny zakładał, że ogromne komórki konwekcyjne w Betelgezie przyciągały gorący materiał do swojej powierzchni, gdzie ochłodził się, zanim spadł z powrotem do wnętrza.

„prostym sposobem na rozróżnienie między tymi możliwościami jest określenie efektywnej temperatury powierzchni Betelgeuse”, powiedział Massey.

Pomiar temperatury gwiazdy nie jest prostym zadaniem. Naukowcy nie mogą po prostu skierować termometru na gwiazdę i uzyskać odczytu. Ale patrząc na widmo światła emitowanego przez gwiazdę, astronomowie mogą obliczyć jej temperaturę.

„Emily i ja byliśmy w kontakcie w sprawie Betelgeuse, i oboje zgodziliśmy się, że oczywistą rzeczą do zrobienia jest uzyskanie spektrum,” powiedział Massey. „Miałem już zaplanowany czas obserwacji na 4,3-metrowym teleskopie Lowell Discovery i wiedziałem, że jeśli trochę się pobawię, będę w stanie uzyskać dobre widmo, mimo że Betelgeuse nadal jest jedną z najjaśniejszych gwiazd na niebie.”

światło jasnych gwiazd jest często zbyt silne dla szczegółowego widma, ale Massey zastosował filtr, który skutecznie” tłumił ” sygnał, aby mogli wydobywać widmo dla konkretnej sygnatury: absorbcji światła przez cząsteczki tlenku tytanu.

tlenek tytanu może tworzyć i gromadzić się w górnych warstwach dużych, stosunkowo chłodnych gwiazd, takich jak Betelgeuse, według Levesque. Pochłania ona określone długości fal światła, pozostawiając w spektrum czerwonych supergigantów charakterystyczne „miarki”, które naukowcy mogą wykorzystać do określenia temperatury powierzchni gwiazdy.

według ich obliczeń średnia temperatura powierzchni Betelgeuse w lutym 14 było około 3325 stopni Celsjusza, czyli 6017 F. to tylko 50-100 stopni Celsjusza chłodniejsze niż temperatura, którą zespół — w tym Massey I Levesque-obliczył jako temperaturę powierzchni Betelgeuse w 2004 roku, lata przed jej dramatycznym ściemnieniem.

te ustalenia rzucają wątpliwości, że Betelgeuse ściemnia się, ponieważ jedna z masywnych komórek konwekcyjnych Gwiazdy wyprowadziła gorący gaz z wnętrza na powierzchnię, gdzie się ochłodził. Wiele gwiazd ma te komórki konwekcyjne, w tym nasze własne słońce. Przypominają powierzchnię garnka z wrzącą wodą, powiedział Levesque. Ale podczas gdy komórki konwekcyjne na naszym słońcu są liczne i stosunkowo małe-mniej więcej wielkości Teksasu lub Meksyku — czerwone supergiganty, takie jak Betelgeuse, które są większe, chłodniejsze i mają słabszą grawitację, mają tylko trzy lub cztery masywne komórki konwekcyjne, które rozciągają się na większej części ich powierzchni.

symulacja gigantycznych komórek konwekcyjnych na hipotetycznej czerwonej gwieździe nadolbrzym.Bernd Freytag / Uppsala University

gdyby jedna z tych masywnych komórek wzniosła się na powierzchnię Betelgeuse, Levesque i Massey odnotowaliby znacznie większy spadek temperatury niż to, co obserwują między 2004 a 2020 rokiem.

obraz Betelgeuse zarejestrowany w 2017 roku przez Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, pokazujący prawdopodobne komórki konwekcyjne na powierzchni.ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / E. O ’ Gorman / P. Kervella

„porównanie z naszym spektrum z 2004 roku natychmiast wykazało, że temperatura nie zmieniła się znacząco”, powiedział Massey. „Wiedzieliśmy, że odpowiedzią musi być pył.”

astronomowie zaobserwowali obłoki pyłu wokół innych czerwonych supergigantów, a dodatkowe obserwacje mogą ujawnić podobny bałagan wokół Betelgeuse.

w ciągu ostatnich kilku tygodni, Betelgeuse rzeczywiście zaczął się rozjaśniać ponownie, choć nieznacznie. Nawet jeśli ostatnie przyciemnienie nie wskazywało, że gwiazda wkrótce eksploduje, dla Levesque 'a i Massey’ a, to nie ma powodu, by przestać patrzeć.

„czerwone supergiganty są bardzo dynamicznymi gwiazdami” – powiedział Levesque. „Im więcej możemy dowiedzieć się o ich normalnym zachowaniu — wahaniach temperatury, kurzu, komórkach konwekcyjnych — tym lepiej możemy je zrozumieć i rozpoznać, kiedy może wydarzyć się coś naprawdę wyjątkowego, jak supernowa.”

badania zostały sfinansowane z grantów Lowell Observatory, Research Corporation for Scientific Advancement i National Science Foundation.

aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z Levesque pod adresem [email protected] i Massey w [email protected].

Tag(y): Astronomia & astrofizyka • College of Arts& Nauki • Wydział Astronomii * Emily Levesque