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Un satélite meteorológico ha ayudado a explicar por qué la estrella supergigante roja Betelgeuse experimentó un oscurecimiento sin precedentes en 2019-2020.
Sus hallazgos corroboran estudios anteriores que concluyeron que la atenuación fue consecuencia de un punto de temperatura más baja en la estrella, lo que redujo el calor que se dirigía a una nube de gas cercana. Esto, creen los astrónomos, permitió que la nube se enfriara y se condensara en polvo que bloqueó parte de la luz de Betelgeuse.
Como estrella variable, la cercana Betelgeuse normalmente fluctúa en brillo, pero en octubre de 2019 comenzó a debilitarse como nunca antes. Esto llevó a la especulación de que podría explotar en una supernova. Sin embargo, a fines de febrero de 2020, Betelgeuse había vuelto a su rango de brillo normal, lo que dejó a los astrónomos rascándose la cabeza sobre qué había causado la caída extrema de la luminosidad.
teorías rivales
Surgieron dos teorías rivales para la reducción de la luz. Uno involucra el desarrollo de una gran celda convectiva en la estrella que era más fría (y más tenue) que el resto de la superficie de Betelgeuse. La otra teoría involucra el oscurecimiento parcial de la estrella por una nube de polvo. Sin embargo, ninguna teoría por sí sola podría explicar el oscurecimiento de la estrella.
Luego, en 2021, un equipo dirigido por Miguel Montarges del Observatoire de Paris en Francia propuso, sobre la base de observaciones con el ESFERA (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) en el Very Large Telescope de Chile, que la atenuación implica tanto una celda convectiva como un polvo oscurecedor.
Ahora, un grupo de astrónomos y meteorólogos, encabezados por daisuke taniguchi de la Universidad de Tokio, ha encontrado evidencia que respalda esta doble explicación, todo gracias a las observaciones fortuitas de un satélite meteorológico japonés, Himawara-8.
Fondo estelar
El satélite fue lanzado en 2014 y se encuentra en órbita geoestacionaria a 35,786 km sobre el Pacífico occidental. Toma imágenes de toda la Tierra en una multitud de longitudes de onda infrarrojas, y las estrellas, incluida Betelgeuse, son visibles en el fondo.
“Honestamente, este proyecto comenzó en Twitter”, explica Taniguchi, recordando cómo vio un tweet que describía cómo se ve la Luna en el fondo de las imágenes tomadas por Himawari-8. Él y sus colaboradores se dieron cuenta de que Himawari-8 también tenía una vista constante de Betelgeuse durante cuatro años desde 2017.
Las observaciones diarias de Betelgeuse de Himawari-8 fueron una ventaja sobre cualquier otro telescopio, que solo podía monitorear Betelgeuse algunas veces. Himawari-8 podría incluso observar la estrella durante el verano, cuando la estrella está demasiado cerca del Sol para realizar observaciones en longitudes de onda visibles. El satélite reveló que la propia estrella se enfrió 140 °C. Esto fue suficiente para reducir el calor irradiado a una nube de gas caliente cercana, lo que provocó que la nube se enfriara y se condensara en polvo oscurecedor que es detectable en longitudes de onda del infrarrojo medio. El equipo de Taniguchi calcula que tanto el enfriamiento de la estrella como la formación de la nube de polvo contribuyeron casi por igual a lo que los astrónomos llaman el "Gran Oscurecimiento".
“Hermoso resultado”
“Es realmente un resultado hermoso”, dice Montargès, quien no participó en esta última investigación. “El método que utilizan es muy original”.
Las observaciones de Himawari-8 también sugieren que algo le estaba sucediendo a la estructura atmosférica de Betelgeuse 10 meses antes del oscurecimiento. Las moléculas de agua en la estrella que normalmente crearían líneas de absorción en el espectro de la estrella cambiaron repentinamente para formar líneas de emisión, lo que indica que algo las había energizado.
Si bien no hay pruebas firmes de lo que sucedió, Taniguchi especula que "una pulsación irregular podría haber provocado la caída de temperatura en la superficie de la estrella y la aparición de una onda de choque que podría expulsar una nube de gas de la estrella". Esta onda de choque podría haber atravesado la nube, provocando la transición observada de absorción a emisión de líneas espectrales notables.
Montargès está de acuerdo en que parece una idea razonable. De hecho, argumenta que las células de convección que burbujean en la superficie de la estrella, llamadas fotosfera, son la única explicación plausible.
Actividad fotosférica
“La nube de gas solo puede originarse en la fotosfera y la única actividad fotosférica que detectamos proviene de la convección, el poderoso movimiento del gas”, dice.
Es demasiado pronto para saber si este es el comportamiento normal de una estrella supergigante roja como Betelgeuse. Montargès alude a otro posible oscurecimiento en la década de 1940, pero por lo demás, en más de dos siglos de seguimiento de Betelgeuse y otras supergigantes rojas, no se ha visto nada parecido al Gran Oscurecimiento. Puede ser que tales eventos hayan ocurrido en otras supergigantes rojas, solo para que nosotros los hayamos perdido debido a su duración relativamente corta.
Nueva evidencia apoya la teoría del punto oscuro para el 'Gran Oscurecimiento' de Betelgeuse
“Antes de concluir que es un comportamiento común para esta clase de estrellas, necesitamos observarlo en otros lugares”, dice Montargès.
Mientras tanto, Taniguchi y sus colegas están haciendo pleno uso de Himawari-8 para monitorear otras estrellas. Han iniciado nuevos proyectos para hacer un catálogo de la variabilidad de estrellas envejecidas en luz infrarroja, así como la búsqueda de nuevas clases de objetos que son variables en longitudes de onda infrarrojas.
“Todos estos proyectos usan el mismo satélite, Himawari-8”, dice Taniguchi. “Espero que algunos otros científicos también comiencen sus propios proyectos utilizando Himawari-8 u otros satélites meteorológicos”.
La investigación se describe en Naturaleza Astronomía.
