Mednarodna ekipa astronomov pod vodstvom Andrea Dupree Centra za astrofiziko Harvard–Smithsonian. Raziskovalci so uporabili opazovanja vesoljskega teleskopa Hubble in več drugih instrumentov, da bi pokazali, kako bi velika konvektivna celica, ki se dviga na površje zvezde, lahko izvrgla ogromno količino materiala v vesolje – ustvarila oblak, ki je blokiral nekaj svetlobe Betelgeuse, da bi dosegla Zemljo . Delo potrjuje prejšnje raziskave, ki so oblak, ki zastira, povezale z veliko hladno točko, opaženo na površini zvezde.
Betelgeza je rdeča superorjakinja, ki je od Zemlje oddaljena približno 548 svetlobnih let in je ena najsvetlejših zvezd na nebu. Običajno svetlost zvezde utripa v obdobju 416 dni, toda v letih 2019–20 je svetloba zvezde padla na najnižjo raven brez primere, preden si je opomogla – dogodek, imenovan »veliko zatemnitev«.
Astronomi menijo, da je zatemnitev povzročil izmet snovi iz zvezde, vendar natančna narava procesa ni bila znana.
"Naša [raziskava] združuje ogromno število opazovanj, da bi izsledili dinamiko izmeta mase in sestavili logično časovnico za njegov pojav," pravi Dupree. Svet fizike.
Ta opazovanja so vključevala poleg Hubbla zbranih podatkov z SPHERE (Spektro-polarimetrična visokokontrastna raziskava eksoplanetov) instrument na zelo velikem teleskopu v Čilu, ki je pokazal temno, hladno točko na južni polobli Betelgeuse. Ekipa je uporabila tudi podatke z Japonske Vremenski satelit Himawari-8, ki je po naključju opazil Betelgeuse v ozadju svojih opazovanj Zemlje. Ta opažanja Himawari-8 je hladno mesto povezal z oblakom prahu, ki je zakril del zvezde.
Eruptivna zvezda
Model Dupreeja in sodelavcev nakazuje, da se je ogromna konvektivna celica dvignila skozi Betelgeusovo notranjost in oblikovala ogromen mehurček na zvezdini fotosferi – njeni plinasti površini. To je povzročilo, da je zvezdo zapustil ogromen oblak materiala, ki je enak masi Marsa. Ta izvrženi material je potoval skozi razpršene zunanje plasti Betelgeuse, kjer se je ohladil in kondenziral v prah. Medtem je na valoviti zvezdni površini ostala velikanska rana, v katero se je razširila plazma in se med potjo ohlajala. To je ustvarilo veliko temno hladno liso, ki je bila vidna na zvezdi.
Daisuke Taniguchi Univerze v Tokiu je vodil analizo opazovanj Himawari-8, vendar ni bil član Dupreejeve ekipe. Pove Svet fizike da "ta novi koncept površinskega izmeta mase zveni kot najbolj razumen za razlago vseh opazovanj".
Čeprav se je prah zdaj razpršil, ker ga je odgnal Betelgeuseov zvezdni veter, in se je zvezda vrnila v normalno območje svetlosti, Dupreejeva ekipa verjame, da je fotosfera še vedno nestabilna.
Všeč mi je analogija 'neuravnoteženega pralnega stroja', ko poskuša doseči novo ravnotežje
Andrea Dupree
»Všeč mi je analogija 'neuravnoteženega pralnega stroja', ko poskuša doseči novo ravnovesje,« pravi Dupree.
Skrite pulzacije
Vrtoglave nestabilnosti, ki so posledica pljuskanja fotosfere po izbruhu površinske mase, trenutno prikrivajo Betelgeusovo 416-dnevno obdobje pulziranja. Dupree opisuje to obdobje pulziranja kot osnovni način zvezde. Ta pulziranja so značilna za rdeče zvezde supervelikanke, kot je Betelgeza, njihova perioda pa se od zvezde do zvezde razlikuje glede na maso zvezde.
"Verjamem, da intrinzična 416-dnevna stopnja pulziranja še vedno traja," pravi Dupree. "Obdobje morda ne bo popolnoma enako, ko si Betelgeuse opomore, vendar bi moral biti razmeroma stabilen vzorec."
Poleg 416-dnevnega obdobja pulziranja obstaja tudi osnovno 2100-dnevno obdobje, ki ni tako dobro razumljeno. Nekateri raziskovalci menijo, da je to povezano s časom, ki je potreben, da se ogromne konvektivne celice na fotosferi obrnejo. Veliko zatemnitev je prišlo tik po tem, ko je 2100-dnevni cikel dosegel najmanjšo svetlost, kar je sovpadalo tudi z minimumom v 416-dnevnem ciklu.
Sredi osemdesetih let prejšnjega stoletja je pokojni harvardski astronom Leo Goldberg napovedal, da lahko pride do nenavadnih sprememb v svetlosti in aktivnosti zvezde, ko dolgoročni in kratkoročni minimumi sovpadajo in ustvarijo velik minimum. Goldbergova teorija je bila večinoma pozabljena, a od velikega zatemnitve je zelo v skladu s sedanjim razmišljanjem.
Naslednja zatemnitev leta 2026
"Tukaj špekuliram," pravi Dupree, "toda če se [veliko zatemnitev] ponovi, bi moralo biti leta 2026 po naslednjem 2100-dnevnem minimumu leta 2025."
Z boljšim spremljanjem zvezde s strani profesionalnih in amaterskih astronomov kot v osemdesetih letih prejšnjega stoletja obstaja večja možnost, da opazite, ko je na Betelgeuse kaj narobe.
Vremenski satelit osvetljuje 'veliko zatemnitev' zvezde Betelgeuse
"Astronomi bi se morali še naprej osredotočati na to razburljivo zvezdo," pravi Taniguchi, ki bo še naprej spremljal Betelgeuse s satelitoma Himawari-8 in Himawari-9. Medtem, navdihnjeni z Taniguchijevim uspehom z vremenskimi sateliti, nameravajo Dupree in njeni kolegi uporabiti arhivske podatke iz NOAA GOES serije vremenskih satelitov za opazovanje dejavnosti Betelgeuse.
Pomena Betelgeuse za razumevanje drugih rdečih zvezd velikank ni mogoče podcenjevati. Betelgeza je dokaj tipičen rdeči supergigant, zato astronomi pričakujejo, da se bodo podobni izpusti površinske mase zgodili tudi na drugih zvezdah.
Dupree verjame, da bodo podrobna opazovanja Betelgeuse ključna za razumevanje drugih zvezd. "Rad bi mislil, da je Betelgeuse lahko kamen iz Rosette za zvezdno fiziko," pravi Dupree.
Prednatis prispevka je na voljo na arXiv in članek bo objavljen v Astrofizični dnevnik.
