et al.)” width=”635″ höjd=”357″>
En vädersatellit har hjälpt till att förklara varför den röda superjätten Betelgeuse upplevde en oöverträffad nedtoning 2019–2020.
Dess fynd bekräftar tidigare studier som drog slutsatsen att nedtoningen var konsekvensen av en fläck med lägre temperatur på stjärnan, vilket minskade värmen som gick till ett närliggande gasmoln. Detta, tror astronomer, gjorde att molnet kunde svalna och kondensera till damm som blockerade en del av Betelgeuses ljus.
Som en variabel stjärna fluktuerar närliggande Betelgeuse normalt i ljusstyrka, men i oktober 2019 började den bli svagare än någonsin tidigare. Detta ledde till spekulationer om att den kan explodera i en supernova. I slutet av februari 2020 hade Betelgeuse emellertid återgått till sitt normala ljusstyrkeintervall, vilket lämnade astronomer som kliade sig i huvudet om vad som hade orsakat den extrema nedgången i ljusstyrka.
Rivalerande teorier
Två rivaliserande teorier dök upp för minskningen av ljus. Den ena involverar utvecklingen av en stor konvektiv cell i stjärnan som var kallare (och svagare) än resten av Betelgeuses yta. Den andra teorin innebär att stjärnan delvis skyms av ett dammmoln. Ingen av teorierna kunde dock förklara stjärnans nedtoning på egen hand.
Sedan, 2021 ett team ledd av Miguel Montargès från Observatoire de Paris i Frankrike föreslog, på grundval av observationer med SFÄR (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) instrument vid Very Large Telescope i Chile, som dimningen innebär både en konvektiv cell och döljande damm.
Nu har en grupp astronomer och meteorologer, under ledning av Daisuke Taniguchi från University of Tokyo, har hittat stödjande bevis för denna dubbla förklaring – allt tack vare tillfälliga observationer av en japansk vädersatellit, Himawara-8.
Stellar bakgrund
Satelliten lanserades 2014 och befinner sig i geostationär omloppsbana 35,786 XNUMX km över västra Stilla havet. Den tar bilder från hela jorden med en mängd infraröda våglängder, och stjärnor inklusive Betelgeuse är synliga i bakgrunden.
"Ärligt talat startade det här projektet från Twitter" förklarar Taniguchi och minns hur han såg en tweet som beskrev hur månen är synlig i bakgrunden av bilder tagna av Himawari-8. Han och hans medarbetare insåg då att Himawari-8 också hade en konstant syn på Betelgeuse under fyra år tillbaka till 2017.
Himawari-8:s dagliga observationer av Betelgeuse var en fördel jämfört med alla andra teleskop, som bara kunde övervaka Betelgeuse en del av tiden. Himawari-8 kunde till och med observera stjärnan under sommaren, när stjärnan är för nära solen för synliga våglängdsobservationer. Satelliten avslöjade att stjärnan själv kyldes med 140 °C. Detta var tillräckligt för att reducera strålningsuppvärmningen till ett närliggande varmt gasmoln, vilket fick molnet att svalna och kondensera till döljande damm som är detekterbart vid medelinfraröda våglängder. Taniguchis team beräknar att både avkylningen av stjärnan och bildandet av dammmolnet bidrog nästan lika mycket till vad astronomer refererar till som "den stora dämpningen".
“Vackert resultat”
"Det är verkligen ett vackert resultat", säger Montargès, som inte var involverad i den här senaste forskningen. "Metoden de använder är väldigt originell."
Himawari-8-observationerna tyder också på att något hände med den atmosfäriska strukturen hos Betelgeuse 10 månader före nedtoningen. Vattenmolekyler på stjärnan som normalt skulle skapa absorptionslinjer i stjärnans spektrum ändrades plötsligt till att bilda emissionslinjer istället, vilket tyder på att något hade gett dem energi.
Även om det inte finns några säkra bevis för vad som hände, spekulerar Taniguchi att "en oregelbunden pulsering kan ha lett till temperaturfallet på stjärnans yta och förekomsten av en stötvåg som kan skjuta ut ett gasmoln från stjärnan". Denna chockvåg kunde ha passerat genom molnet och startat den observerade övergången från absorption till emission av anmärkningsvärda spektrallinjer.
Montargès håller med om att detta verkar vara en rimlig idé. Han hävdar faktiskt att konvektionsceller som bubblar upp på stjärnans yta, kallade fotosfären, är den enda rimliga förklaringen.
Fotosfärisk aktivitet
"Gasmolnet kan bara härröra från fotosfären och den enda fotosfäriska aktiviteten vi upptäcker kommer från konvektionen, gasens kraftfulla rörelse", säger han.
Det är för tidigt att säga om detta är normalt beteende för en röd superjättestjärna som Betelgeuse. Montargès anspelar på en annan möjlig nedbländningshändelse på 1940-talet, men i övrigt under över två århundraden av övervakning av Betelgeuse och andra röda superjättar, har ingenting liknande den stora nedtoningen setts. Det kan vara så att sådana händelser har hänt på andra röda superjättar, bara för att vi har missat dem på grund av deras relativt korta varaktighet.
Nya bevis stöder teorin om mörka fläckar för Betelgeuses "Great Dimming"
"Innan vi drar slutsatsen att det är ett vanligt beteende för denna klass av stjärnor måste vi observera det någon annanstans", säger Montargès.
Samtidigt använder Taniguchi och kollegor Himawari-8 till fullo för att övervaka andra stjärnor. De har initierat nya projekt för att göra en katalog över variationen hos åldrade stjärnor i infrarött ljus, samt leta efter nya klasser av objekt som är variabla vid infraröda våglängder.
"Alla dessa projekt använder samma satellit, Himawari-8", säger Taniguchi. "Jag hoppas att några andra forskare också kommer att starta sina egna projekt med Himawari-8 eller andra vädersatelliter."
Forskningen beskrivs i Natur Astronomi.
