Міжнародна група астрономів на чолі з Андреа Дюпрі Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики. Дослідники використовували спостереження космічного телескопа Хаббла та кількох інших інструментів, щоб показати, як велика конвективна комірка, що піднімається на поверхню зірки, могла викинути величезну кількість матеріалу в космос, утворивши хмару, яка заблокувала частину світла Бетельгейзе від досягнення Землі. . Робота підтверджує попередні дослідження, які пов’язували затемнену хмару з великою прохолодною плямою, що спостерігалася на поверхні зірки.
Бетельгейзе — це червона зірка-надгігант, яка знаходиться приблизно в 548 світлових роках від Землі і є однією з найяскравіших зірок на небі. Зазвичай яскравість зірки пульсує з періодом 416 днів, але в 2019–20 роках світловіддача від зірки впала до безпрецедентного мінімуму перед тим, як відновитися – подія, яка називається «Велике затемнення».
Астрономи вважають, що затемнення було викликано викидом матеріалу із зірки, але точна природа процесу була невідома.
«Наше [дослідження] об’єднує величезну кількість спостережень, щоб відстежити динаміку масового викиду та скласти логічну шкалу часу його виникнення», — розповідає Дюпрі. Світ фізики.
Окрім Хаббла, ці спостереження включали зібрані дані по СФЕРА (Спектрополяриметричне висококонтрастне дослідження екзопланет) інструмент на Дуже великому телескопі в Чилі, який показав темну прохолодну пляму в південній півкулі Бетельгейзе. Команда також використовувала дані з Японії Метеосупутник Himawari-8, який випадково спостерігав Бетельгейзе на фоні своїх спостережень за Землею. Ці спостереження Himawari-8 з’єднав прохолодну пляму з хмарою пилу, яка закривала частину зірки.
Еруптивна зірка
Модель Дюпрі та його колег припускає, що величезна конвективна комірка піднялася крізь внутрішню частину Бетельгейзе, утворивши величезну бульбашку на фотосфері зірки – її газовій поверхні. Це призвело до того, що величезний шлейф матеріалу, еквівалентний масі Марса, покинув зірку. Цей викинутий матеріал пройшов крізь дифузні зовнішні шари Бетельгейзе, де охолонув і конденсувався в пил. Тим часом на хвилюючій зоряній поверхні залишилася гігантська рана, в яку розширювалася плазма, попутно охолоджуючись. Це створило велику темну прохолодну пляму, яку можна було побачити на зірці.
Дайсуке Танігучі Токійського університету керував аналізом спостережень Himawari-8, але він не був членом команди Дюпрі. Він розповідає Світ фізики «Ця нова концепція викиду маси на поверхню звучить як найбільш розумна для пояснення всіх спостережень».
Незважаючи на те, що пил розвіявся зоряним вітром Бетельгейзе, і зірка повернулася до нормального діапазону яскравості, команда Дюпрі вважає, що фотосфера все ще нестабільна.
Мені подобається аналогія з «незбалансованою пральною машиною», коли вона намагається прийти до нової рівноваги
Андреа Дюпрі
«Мені подобається аналогія з «незбалансованою пральною машиною», коли вона намагається досягти нової рівноваги», — каже Дюпрі.
Приховані пульсації
Бурхливі нестабільності, що є результатом хлюпання фотосфери внаслідок викиду маси з поверхні, наразі маскують 416-денний період пульсації Бетельгейзе. Дюпрі описує цей період пульсації як основний режим зірки. Ці пульсації типові для червоних надгігантів, таких як Бетельгейзе, і їх період змінюється від зірки до зірки залежно від маси зірки.
«Я вважаю, що внутрішня 416-денна швидкість пульсації все ще триває», — каже Дюпрі. «Період може бути не зовсім таким, як тільки Бетельгейзе одужає, але він має бути відносно стабільним».
Крім 416-денного періоду пульсації, існує також 2100-денний період, який не так добре вивчений. Деякі дослідники вважають, що це пов’язано з часом, який потрібен гігантським конвективним клітинам на фотосфері, щоб перевернутися. Велике затемнення відбулося одразу після того, як 2100-денний цикл досяг мінімальної яскравості, яка також збіглася з мінімумом у 416-денному циклі.
У середині 1980-х років покійний гарвардський астроном Лео Голдберг передбачив, що коли довгостроковий і короткостроковий мінімуми збігаються, створюючи великий мінімум, можуть відбутися незвичайні зміни в яскравості та активності зірки. Теорія Голдберга була здебільшого забута, але після Великого затемнення вона дуже відповідала сучасному мисленню.
Наступне затемнення у 2026 році
«Я припускаю, — каже Дюпрі, — але якщо [велике затемнення] трапиться знову, це має статися у 2026 році після наступного 2100-денного мінімуму в 2025 році».
Завдяки кращому моніторингу зірки як професійними астрономами, так і астрономами-аматорами, ніж у 1980-х роках, існує більше шансів помітити, коли на Бетельгейзе щось не так.
Погодний супутник проливає світло на «Велике затемнення» зірки Бетельгейзе
«Астрономи повинні продовжувати зосереджуватися на цій захоплюючій зірці», — каже Танігучі, який продовжить спостерігати за Бетельгейзе за допомогою супутників Himawari-8 і Himawari-9. Тим часом, натхненні успіхом Танігучі з метеорологічними супутниками, Дюпрі та її колеги планують використати архівні дані з NOAA GOES серія метеорологічних супутників для спостереження за активністю Бетельгейзе.
Важливість Бетельгейзе для розуміння інших червоних надгігантів важко недооцінити. Бетельгейзе є досить типовим червоним надгігантом, тому астрономи очікують, що подібні викиди маси з поверхні відбуватимуться на інших зірках.
Дюпрі вважає, що детальні спостереження Бетельгейзе будуть ключем до розуміння інших зірок. «Я хотів би думати, що Бетельгейзе може стати Розеттським каменем для фізики зірок», — каже Дюпрі.
Препринт статті доступний на ArXiv і стаття буде опублікована в Астрофізичний журнал.
