Verdere inzichten in het merkwaardige dimmen van de ster Betelgeuze zijn onthuld door een internationaal team van astronomen onder leiding van Andrea Dupree van het Harvard-Smithsonian Centrum voor Astrofysica. De onderzoekers gebruikten waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop en verschillende andere instrumenten om te laten zien hoe een grote convectiecel die naar het oppervlak van de ster opstijgt, een enorme hoeveelheid materiaal de ruimte in had kunnen werpen, waardoor een wolk ontstond die een deel van Betelgeuze's licht blokkeerde om de aarde te bereiken. . Het werk bevestigt eerder onderzoek dat de verduisterende wolk in verband bracht met een grote koele plek waargenomen op het oppervlak van de ster.
Betelgeuze is een rode superreus die ongeveer 548 lichtjaar van de aarde verwijderd is en een van de helderste sterren aan de hemel is. Normaal gesproken pulseert de helderheid van de ster met een periode van 416 dagen, maar in 2019-20 daalde de lichtopbrengst van de ster naar een ongekend laag niveau voordat ze zich herstelde – een gebeurtenis die de ‘Great Dimming’ wordt genoemd.
Astronomen denken dat het dimmen werd veroorzaakt door het uitstoten van materiaal uit de ster, maar de exacte aard van het proces was onbekend.
“Ons [onderzoek] brengt een groot aantal observaties samen om de dynamiek van de massale uitstoot te traceren en een logische tijdlijn voor het optreden ervan samen te stellen”, vertelt Dupree. Natuurkunde wereld.
Naast Hubble omvatten deze waarnemingen ook verzamelde data Door de SPHERE (Spectro – polarimetrisch hoogcontrast exoplaneetonderzoek) instrument van de Very Large Telescope in Chili, dat een donkere, koele plek op het zuidelijk halfrond van Betelgeuze liet zien. Het team gebruikte ook gegevens uit Japan Himawari-8 weersatelliet, die bij toeval Betelgeuze op de achtergrond van zijn aardobservaties observeerde. Deze waarnemingen van Himawari-8 verbond de koele plek met een stofwolk die een deel van de ster verduisterde.
Uitbarstende ster
Het model van Dupree en collega's suggereert dat een enorme convectiecel door het binnenste van Betelgeuze omhoog rees en een enorme bel vormde op de fotosfeer van de ster – het gasvormige oppervlak. Dit zorgde ervoor dat een enorme pluim van materiaal gelijk aan de massa van Mars de ster verliet. Dit uitgestoten materiaal reisde door de diffuse buitenlagen van Betelgeuze, waar het afkoelde en condenseerde tot stof. Ondertussen bleef er op het kolkende oppervlak van de ster een gigantische wond achter waarin het plasma zich uitbreidde en gaandeweg afkoelde. Hierdoor ontstond de grote donkere, koele vlek die op de ster te zien was.
Daisuke Taniguchi van de Universiteit van Tokio leidde de analyse van de Himawari-8-waarnemingen, maar hij maakte geen deel uit van het team van Dupree. Hij vertelt Natuurkunde wereld dat “dit nieuwe concept van een massa-ejectie aan het oppervlak klinkt als het meest redelijke om alle waarnemingen te verklaren”.
Hoewel het stof nu is verdwenen, verdreven door de stellaire wind van Betelgeuze, en de ster is teruggekeerd naar zijn normale helderheidsbereik, gelooft het team van Dupree dat de fotosfeer nog steeds onstabiel is.
Ik hou van de analogie van een ‘onevenwichtige wasmachine’ terwijl deze tot een nieuw evenwicht probeert te komen
Andrea Dupree
“Ik hou van de analogie van een ‘onevenwichtige wasmachine’ terwijl deze tot een nieuw evenwicht probeert te komen”, zegt Dupree.
Verborgen pulsaties
De kolkende instabiliteit die het gevolg is van het rondslingeren van de fotosfeer in de nasleep van de massa-uitstoot aan het oppervlak maskeert momenteel de pulsatieperiode van Betelgeuze van 416 dagen. Dupree beschrijft deze pulsatieperiode als de fundamentele modus van de ster. Deze pulsaties zijn typerend voor rode superreuzen zoals Betelgeuze, en hun periode varieert van ster tot ster, afhankelijk van de massa van de ster.
“Ik geloof dat de intrinsieke pulsatiefrequentie van 416 dagen nog steeds aanhoudt”, zegt Dupree. “De periode zal misschien niet precies hetzelfde zijn als Betelgeuze eenmaal hersteld is, maar het zou een relatief stabiel patroon moeten zijn.”
Naast de pulsatieperiode van 416 dagen is er ook een onderliggende periode van 2100 dagen die niet zo goed wordt begrepen. Sommige onderzoekers geloven dat dit verband houdt met de tijd die gigantische convectieve cellen op de fotosfeer nodig hebben om om te draaien. De Great Dimming kwam net nadat de cyclus van 2100 dagen een minimale helderheid bereikte, die ook samenviel met een minimum in de cyclus van 416 dagen.
Halverwege de jaren tachtig voorspelde wijlen Harvard-astronoom Leo Goldberg dat wanneer lange- en kortetermijnminima samenvallen om een groot minimum te creëren, er ongebruikelijke veranderingen in de helderheid en activiteit van de ster zouden kunnen optreden. De theorie van Goldberg was grotendeels in de vergetelheid geraakt, maar sinds de Grote Dimming is deze grotendeels in lijn met het huidige denken.
Volgende dimming in 2026
‘Ik speculeer hier’, zegt Dupree, ‘maar als [een grote dimming] zich opnieuw voordoet, zou dat in 2026 moeten zijn, na het volgende minimum van 2100 dagen in 2025.’
Nu de ster beter in de gaten wordt gehouden door zowel professionele als amateurastronomen dan in de jaren tachtig, is de kans groter dat je ziet wanneer er iets mis is op Betelgeuze.
Weersatelliet werpt licht op 'Great Dimming' van Betelgeuze-ster
“Astronomen moeten zich blijven concentreren op deze opwindende ster”, zegt Taniguchi, die Betelgeuze in de gaten zal blijven houden met zowel de Himawari-8 als Himawari-9 satellieten. Intussen zijn Dupree en haar collega's, geïnspireerd door Taniguchi's succes met weersatellieten, van plan om archiefgegevens van de NOAA's GOES reeks weersatellieten om de activiteit van Betelgeuze te bekijken.
Het belang van Betelgeuze voor het begrijpen van andere rode superreuzen kan niet worden onderschat. Betelgeuze is een vrij typische rode superreus, dus astronomen verwachten dat soortgelijke massa-uitstoot aan het oppervlak ook bij andere sterren zal optreden.
Dupree gelooft dat gedetailleerde observaties van Betelgeuze de sleutel zullen zijn tot het begrijpen van andere sterren. ‘Ik zou graag willen denken dat Betelgeuze een steen van Rosetta kan zijn voor de stellaire fysica’, zegt Dupree.
Een preprint van het papier is beschikbaar op arXiv en het artikel zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal.
