Ulteriori approfondimenti sul curioso oscuramento della stella Betelgeuse sono stati svelati da un team internazionale di astronomi guidato da Andrea Dupré dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. I ricercatori hanno utilizzato le osservazioni del telescopio spaziale Hubble e molti altri strumenti per mostrare come una grande cellula convettiva che sale sulla superficie della stella potrebbe aver espulso un'enorme quantità di materiale nello spazio, creando una nuvola che ha impedito ad parte della luce di Betelgeuse di raggiungere la Terra . Il lavoro conferma ricerche precedenti che collegavano la nube oscurante a un grande punto freddo osservato sulla superficie della stella.
Betelgeuse è una stella supergigante rossa che dista circa 548 anni luce dalla Terra ed è una delle stelle più luminose del cielo. Normalmente la luminosità della stella pulsa con un periodo di 416 giorni, ma nel 2019-20 l'emissione di luce dalla stella è scesa a un minimo senza precedenti prima di riprendersi, un evento chiamato "Great Dimming".
Gli astronomi ritengono che l'oscuramento sia stato causato dall'espulsione di materiale dalla stella, ma l'esatta natura del processo era sconosciuta.
"La nostra [ricerca] raccoglie un vasto numero di osservazioni per tracciare la dinamica dell'espulsione di massa e compilare una sequenza temporale logica per il suo verificarsi", dice Dupree Mondo della fisica.
Oltre a Hubble, queste osservazioni includevano dati raccolti dal SFERA (Ricerca spettro-polarimetrica su esopianeti ad alto contrasto) strumento del Very Large Telescope in Cile, che ha mostrato un punto buio e fresco nell'emisfero meridionale di Betelgeuse. Il team ha anche utilizzato i dati del Giappone Satellite meteo Himawari-8, che per caso ha osservato Betelgeuse sullo sfondo delle sue osservazioni della Terra. Queste osservazioni di Himawari-8 collegava il punto freddo a una nuvola di polvere che oscurava parte della stella.
Stella eruttiva
Il modello di Dupree e colleghi suggerisce che un'enorme cellula convettiva si sia alzata attraverso l'interno di Betelgeuse, formando un'enorme bolla sulla fotosfera della stella, la sua superficie gassosa. Ciò ha fatto sì che un vasto pennacchio di materiale equivalente alla massa di Marte lasciasse la stella. Questo materiale espulso ha viaggiato attraverso gli strati esterni diffusi di Betelgeuse, dove si è raffreddato e condensato in polvere. Nel frattempo, la superficie stellare ribollente è stata lasciata con una ferita gigante in cui il plasma si è espanso, raffreddandosi lungo il percorso. Questo ha creato il grande punto freddo scuro che era stato visto sulla stella.
Actarus Taniguchi dell'Università di Tokyo ha condotto l'analisi delle osservazioni di Himawari-8 ma non era un membro del team di Dupree. Lui dice Mondo della fisica che “Questo nuovo concetto di espulsione di massa superficiale suona come il più ragionevole per spiegare tutte le osservazioni”.
Sebbene la polvere si sia ora dissipata, essendo stata scacciata dal vento stellare di Betelgeuse, e la stella sia tornata al suo normale intervallo di luminosità, il team di Dupree ritiene che la fotosfera sia ancora instabile.
Mi piace l'analogia di una "lavatrice sbilanciata" mentre cerca di trovare un nuovo equilibrio
Andrea Dupré
"Mi piace l'analogia di una 'lavatrice sbilanciata' mentre cerca di raggiungere un nuovo equilibrio", afferma Dupree.
Pulsazioni nascoste
Le instabilità turbolente risultanti dalla fotosfera che si sposta sulla scia dell'espulsione della massa superficiale sta attualmente mascherando il periodo di pulsazione di 416 giorni di Betelgeuse. Dupree descrive questo periodo di pulsazione come il modo fondamentale della stella. Queste pulsazioni sono tipiche delle stelle supergiganti rosse come Betelgeuse e il loro periodo varia da stella a stella a seconda della massa della stella.
"Credo che la frequenza di pulsazione intrinseca di 416 giorni sia ancora in corso", afferma Dupree. "Il periodo potrebbe non essere esattamente lo stesso una volta che Betelgeuse si riprenderà, ma dovrebbe essere un modello relativamente stabile".
Oltre al periodo di pulsazione di 416 giorni, c'è anche un periodo sottostante di 2100 giorni che non è così ben compreso. Alcuni ricercatori ritengono che sia correlato al tempo impiegato dalle cellule convettive giganti sulla fotosfera per capovolgersi. Il Grande Oscuramento è avvenuto subito dopo che il ciclo di 2100 giorni ha raggiunto una luminosità minima, che ha coinciso anche con un minimo nel ciclo di 416 giorni.
A metà degli anni '1980, il compianto astronomo di Harvard Leo Goldberg predisse che quando i minimi a lungo e a breve termine coincidono per creare un minimo grandioso, potrebbero verificarsi cambiamenti insoliti nella luminosità e nell'attività della stella. La teoria di Goldberg era stata per lo più dimenticata, ma dai tempi del Grande Oscuramento è stata molto in linea con il pensiero attuale.
Prossimo oscuramento nel 2026
"Sto speculando qui", dice Dupree, "ma se [un Great Dimming] dovesse accadere di nuovo, dovrebbe essere nel 2026 dopo il prossimo minimo di 2100 giorni nel 2025".
Con un migliore monitoraggio della stella da parte di astronomi professionisti e dilettanti rispetto agli anni '1980, c'è una maggiore possibilità di individuare quando qualcosa non va su Betelgeuse.
Il satellite meteorologico fa luce sul "Great Dimming" della stella di Betelgeuse
"Gli astronomi dovrebbero continuare a concentrarsi su questa stella eccitante", afferma Taniguchi, che continuerà a monitorare Betelgeuse con i satelliti Himawari-8 e Himawari-9. Nel frattempo, ispirati dal successo di Taniguchi con i satelliti meteorologici, Dupree e i suoi colleghi hanno in programma di utilizzare i dati di archivio del NOAA'S GOES serie di satelliti meteorologici per osservare l'attività di Betelgeuse.
L'importanza di Betelgeuse per la comprensione di altre stelle supergiganti rosse non può essere sottovalutata. Betelgeuse è una supergigante rossa abbastanza tipica, quindi gli astronomi si aspettano espulsioni di massa superficiale simili su altre stelle.
Dupree ritiene che le osservazioni dettagliate di Betelgeuse saranno la chiave per comprendere altre stelle. "Mi piacerebbe pensare che Betelgeuse possa essere una stele di Rosetta per la fisica stellare", afferma Dupree.
Una prestampa del documento è disponibile su arXiv e il documento sarà pubblicato in The Astrophysical Journal.
