science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Betelgeuze dimmen is waarschijnlijk niet koud, gewoon stoffig, nieuwe studie toont

Waarnemingen van de ster Betelgeuze, gemaakt door de Very Large Telescope van ESO in januari en december 2019, die het aanzienlijke dimmen van de ster laten zien. Krediet:ESO/M. Montarges et al.

Eind vorig jaar, het nieuws brak dat de ster Betelgeuze aanzienlijk vervaagde, uiteindelijk dalend tot ongeveer 40% van de gebruikelijke helderheid. De activiteit voedde de populaire speculatie dat de rode superreus binnenkort zou exploderen als een enorme supernova.

Maar astronomen hebben meer goedaardige theorieën om het dimgedrag van de ster te verklaren. En wetenschappers van de Universiteit van Washington en Lowell Observatory geloven dat ze steun hebben voor een van hen:Betelgeuze dimt niet omdat hij op het punt staat te ontploffen - het is gewoon stoffig.

In een papier geaccepteerd om Astrofysische journaalbrieven en gepubliceerd op de preprint-site arXiv, Emily Levesque, een UW universitair hoofddocent sterrenkunde, en Philip Massey, een astronoom bij Lowell Observatory, melden dat waarnemingen van Betelgeuze op 14 februari bij de Flagstaff zijn gedaan, Arizona, observatorium stelde hen in staat om de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de ster te berekenen. Ze ontdekten dat Betelgeuze aanzienlijk warmer is dan verwacht als de recente verduistering werd veroorzaakt door een afkoeling van het oppervlak van de ster.

De nieuwe berekeningen ondersteunen de theorie dat Betelgeuze - zoals veel rode superreussterren geneigd zijn te doen - waarschijnlijk wat materiaal uit de buitenste lagen heeft verwijderd.

"We zien dit de hele tijd bij rode superreuzen, en het is een normaal onderdeel van hun levenscyclus, "zei Levesque. "Rode superreuzen zullen af ​​en toe materiaal van hun oppervlak laten vallen, dat als stof rond de ster zal condenseren. Terwijl het afkoelt en verdwijnt, de stofkorrels zullen een deel van het licht dat op ons afkomt absorberen en ons zicht belemmeren."

Een afbeelding van Betelgeuze vastgelegd in 2017 door de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, met waarschijnlijke convectiecellen aan het oppervlak. Bron:ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/E. O'Gorman/P. Kervella

Het is nog steeds waar:astronomen verwachten dat Betelgeuze binnen de komende 100 als een supernova zal exploderen, 000 jaar wanneer zijn kern instort. Maar de ster verduistert, die in oktober begon, was niet per se een teken van een op handen zijnde supernova, volgens Massey.

Een theorie was dat nieuw gevormd stof een deel van het licht van Betelgeuze absorbeerde. Een ander stelde dat enorme convectiecellen in Betelgeuze heet materiaal naar het oppervlak hadden getrokken, waar het was afgekoeld voordat het terugviel in het interieur.

"Een eenvoudige manier om tussen deze mogelijkheden te bepalen, is door de effectieve oppervlaktetemperatuur van Betelgeuze te bepalen, ' zei Massey.

Het meten van de temperatuur van een ster is geen eenvoudige taak. Wetenschappers kunnen niet zomaar een thermometer op een ster richten en een meting krijgen. Maar door te kijken naar het spectrum van licht afkomstig van een ster, astronomen kunnen de temperatuur ervan berekenen.

"Emily en ik hadden contact gehad over Betelgeuze, en we waren het er allebei over eens dat het voor de hand liggende was om een ​​spectrum te krijgen, "zei Massey. "Ik had al observatietijd gepland op de 4,3-meter Lowell Discovery Telescope, en ik wist dat als ik een beetje zou spelen, ik een goed spectrum zou kunnen krijgen, ondanks dat Betelgeuze nog steeds een van de helderste sterren aan de hemel is."

Een zichtbaar lichtbeeld van VY Canis Majoris, een rode superreus die grotendeels wordt verduisterd door stof, genomen in 2005. Credit:NASA/ESA/R. Humphreys/Universiteit van Minnesota

Het licht van heldere sterren is vaak te sterk voor een gedetailleerd spectrum, maar Massey gebruikte een filter dat het signaal effectief "gedempt" zodat ze het spectrum konden ontginnen voor een bepaalde signatuur:de absorptie van licht door moleculen van titaniumoxide.

Titaniumoxide kan zich vormen en zich ophopen in de bovenste lagen van grote, relatief koele sterren als Betelgeuze, volgens Levesque. Het absorbeert bepaalde golflengten van licht, laat veelbetekenende "lepels" achter in het spectrum van rode superreuzen die wetenschappers kunnen gebruiken om de oppervlaktetemperatuur van de ster te bepalen.

Door hun berekeningen De gemiddelde oppervlaktetemperatuur van Betelgeuze op 14 februari was ongeveer 3, 325 graden Celsius, of 6, 017 F. Dat is slechts 50-100 graden Celsius koeler dan de temperatuur die een team - inclusief Massey en Levesque - in 2004 had berekend als de oppervlaktetemperatuur van Betelgeuze, jaren voordat de dramatische verduistering begon.

Deze bevindingen doen twijfel rijzen dat Betelgeuze aan het dimmen is omdat een van de massieve convectiecellen van de ster heet gas van het binnenste naar het oppervlak had gebracht. waar het was afgekoeld. Veel sterren hebben deze convectiecellen, inclusief onze eigen zon. Ze lijken op het oppervlak van een pan met kokend water, zei Levesque. Maar terwijl de convectiecellen op onze zon talrijk en relatief klein zijn - ongeveer zo groot als Texas of Mexico - rode superreuzen zoals Betelgeuze, die groter zijn, koeler en hebben een zwakkere zwaartekracht, hebben slechts drie of vier enorme convectiecellen die zich over een groot deel van hun oppervlak uitstrekken.

Als een van deze massieve cellen naar het oppervlak van Betelgeuze was gestegen, Levesque en Massey zouden een aanzienlijk grotere temperatuurdaling hebben geregistreerd dan ze tussen 2004 en 2020 zien.

Een simulatie van gigantische convectiecellen op een hypothetische rode superreus. Krediet:Bernd Freytag/Uppsala University

"Een vergelijking met ons spectrum uit 2004 toonde onmiddellijk aan dat de temperatuur niet significant was veranderd, "zei Massey. "We wisten dat het antwoord stof moest zijn."

Astronomen hebben stofwolken waargenomen rond andere rode superreuzen, en aanvullende waarnemingen kunnen soortgelijke rommel rond Betelgeuze onthullen.

De afgelopen weken, Betelgeuze is eigenlijk weer begonnen op te helderen, zij het enigszins. Zelfs als de recente verduistering geen indicatie was dat de ster spoedig zou ontploffen, naar Levesque en Massey, dat is geen reden om te stoppen met zoeken.

"Rode superreuzen zijn zeer dynamische sterren, "zei Levesque. "Hoe meer we kunnen leren over hun normale gedrag - temperatuurschommelingen, stof, convectiecellen - hoe beter we ze kunnen begrijpen en herkennen wanneer iets echt unieks, als een supernova, zou kunnen gebeuren."