Betelgeuze (α Orionis) is de heldere roodachtige ster in de schouder van het sterrenbeeld Orion en kan met het blote oog aan de nachtelijke hemel worden gezien.

Van oktober 2019 tot maart 2020, Betelgeuze toonde een mysterieuze verduistering, trekt de aandacht en verbeelding van zowel astronomen als het publiek. Hoewel het een veranderlijke ster is die periodieke en soms onregelmatige lichtveranderingen vertoont, deze verduistering is de meest significante waargenomen in de afgelopen 50 jaar. Het werd meer dan 2,5 keer zwakker, die zelfs met het blote oog aan de nachtelijke hemel kan worden opgemerkt. Verschillende scenario's zijn door astronomen over de hele wereld naar voren gebracht:pre-fase van supernova-explosie, verduisterend stof, of veranderingen in de fotosfeer van de ster.

Een nieuwe studie onder leiding van prof. Zhao Gang van de National Astronomical Observatories of Chinese Academy of Sciences (NAOC) werpt licht op de aard van het mysterieuze dimmen van Betelgeuze. Wetenschappers van de Shandong University en de University of Missouri (VS) namen ook deel aan dit onderzoek.

De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 5 augustus 2021.

Betelgeuze is de helderste ster aan de nachtelijke hemel in het nabij-infrarode golflengtebereik. Dit is het meest geschikte golflengtebereik om rode superreuzen zoals Betelgeuze te onderzoeken.

Het onderzoeksteam onderzocht de nabij-infraroodspectra met hoge resolutie van Betelgeuze, verkregen op 31 januari in het Weihai Observatory van de Shandong University, 19 maart 4 april, en 6 april 2020, voor de dim- en post-dimmingsfasen. "Door ons voordeel te halen uit spectroscopische analyse, we proberen de mogelijke oorzaak van het mysterieuze dimmen van Betelgeuze te begrijpen, " zei prof. Zhao Gang, de corresponderende auteur van deze studie.

Hiertoe, het team ontwikkelde een speciale techniek om de effectieve temperaturen van rode superreuzen te bepalen.

"Onze methode is gebaseerd op de meting van titaniumoxide (TiO) en cyanide (CN) moleculaire lijnen in stellaire spectra. Hoe koeler een ster is, hoe meer deze moleculen zich kunnen vormen en overleven in de atmosfeer en de moleculaire lijnen zijn sterker in het stellaire spectrum. In een warmere atmosfeer, deze moleculen dissociëren gemakkelijk en overleven niet, " zei dr. Sofia Alexeeva, de eerste auteur van deze studie.

"We hebben ontdekt dat bij het minimum van zijn helderheid, de effectieve temperatuur van Betelgeuze op 31 januari, 2020, was 3476 Kelvin. Echter, nadat het zijn helderheid had hersteld, op 6 april 2020, de effectieve temperatuur was 3646 Kelvin. De verandering van de effectieve temperatuur met 170 K is voldoende om dit mysterieuze dimmen te verklaren, " zei dr. Sofia Alexeeva.

Wat kan leiden tot een temperatuurdaling van 170 K? Het zou kunnen worden veroorzaakt door een grote donkere stervlek op het oppervlak van Betelgeuze. De aanwezigheid van vlekken op rode superreuzen is een bekend fenomeen. Deze vlekken zijn waarschijnlijk een gevolg van convectieve stromingen of koele convectieve cellen, waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze in dergelijke sterren aanwezig zijn.

"Onze bevindingen bieden inzicht in de aard van rode superreuzen, de belangrijkste bijdragers aan de verrijking van zware elementen in het heelal, " zei prof. Zhao Gang.