Przejdź do treści

Czy obłok pyłu mógł przyciemnić Betelgezę?

Betelgeza2

Między październikiem 2019 a lutym 2020 roku jasność Betelgezy spadła ponad trzykrotnie. Nowe obserwacje wykonane z udziałem Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i automatycznego teleskopu STELLA (Instytut Astrofizyki im. Leibniza w Poczdamie, AIP) dały nam właśnie pewne wskazówki na temat prawdopodobnego wyjaśnienia tego zjawiska. Czy za wszystko odpowiada... pył?

Betelgeza to bardzo jasna, czerwonawa gwiazda leżąca w granicach konstelacji Oriona (już niebawem będziemy ją więc mogli podziwiać na jesiennym i zimowym niebie). Pod względem astrofizycznym należy do klasy czerwonych nadolbrzymów. To naprawdę duża gwiazda – gdyby dało się ją umieścić w centrum Układu Słonecznego, sięgałaby poza orbitę Jowisza.

Ale jesienią 2019 roku stała się bardzo interesująca dla astronomów z jeszcze innego powodu: jej blask nagle i znacząco osłabł. Było to początkowo widoczne tylko dzięki teleskopom, ale wkrótce potem gwiazda świeciła wyraźnie jeszcze słabiej i dało się to dostrzec także nieuzbrojonym okiem. Warto dla ścisłości dodać, że Betelgeza leży w odległości około 725 lat świetlnych od Ziemi, więc w rzeczywistości zdarzenie związane ze spadkiem jej jasności – bez względu na to, co je spowodowało – miało miejsce około 1300 roku w naszym ziemskim układzie odniesienia.

Zdarzenie to było też dla naukowców ciekawą zagadką. Co może sprawiać, że gwiazda tak szybko i wyraźnie traci jasność? Co się z nią stanie w dalszej kolejności?

Ostatecznym przeznaczeniem Betelgezy jest przecież efektowna eksplozja – wybuch supernowej. Wcześniejsze oszacowania mówiły jednak, że na ten wybuch jest jeszcze trochę za wcześnie, a w każdym razie gwiazda ma szansę pozostać w swym obecnym stadium ewolucji (etap nadolbrzyma) jeszcze przez tysiące lat. Mimo to nagłe osłabienie jej blasku zaalarmowało niektórych astronomów i skłonił ich do rozważania, czy przypadkiem to, że z Betelgezą “coś się dzieje”, nie jest oznaką poprzedzającą właśnie wybuch supernowej.

Jednak dzięki nowym danym obserwacyjnym uzyskanym z pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a międzynarodowy zespół astronomów zidentyfikował niedawno bardziej prawdopodobną przyczynę spadku jasności gwiazdy – to... obłok pyłu. Naukowcy sądzą, że z jej powierzchni uwolnił się niedawno bąbel bardzo rozgrzanej plazmy, pochodzący z dużej komórki konwekcyjnej – podobny do gorących bąbelków we wrzącej wodzie, ale nawet kilkaset razy większy od naszego Słońca. Materiał ten przeszedł następnie przez gorącą atmosferę do chłodniejszych i bardziej zewnętrznych warstw gwiazdy. Tam, z daleka od jej ciepła, ostygł, przeobrażając się ostatecznie w ogromną chmurę pyłu, która na dłuższy czas zablokowała światło z około jednej czwartej powierzchni gwiazdy. Na Ziemi mogliśmy to zaobserwować oczywiście dopiero kilkaset lat po tym zdarzeniu, czyli pod koniec 2019 roku. Do kwietnia 2020 roku gwiazda wróciła już jednak do swej “normalnej" jasności.

Obserwacje z udziałem Teleskopu Hubble'a są częścią trzyletnich badań mających na celu monitorowanie zmian zachodzących w zewnętrznych atmosferach gwiazdowych. Te nowe dane dostarczyły naukowcom ważnych wskazówek na temat mechanizmu stojącego za spadkiem blasku Betelgezy. Hubble obserwował przy tym warstwy położone ponad powierzchnią gwiazdy, które są już tak gorące, że emitują promieniowanie głównie w ultrafioletowym paśmie widma elektromagnetycznego. Jesienią 2019 roku Teleskop Hubble’a wykrył gęstą, rozgrzaną materię przechodzącą z powierzchni gwiazdy do jej zewnętrznej atmosfery. Materia ta stopniowo opuszczała widoczną powierzchnię Betelgezy i przemieszczała się przez atmosferę, stając się dużym obłokiem pyłu. To właśnie on zdaniem naukowców powodował, że gwiazda wydawała się przygasać.

Ale duże znaczenie w obserwacjach i badaniach tego spadku blasku miały także pomiary prędkości zewnętrznych warstw Betelgezy prowadzone z udziałem teleskopu STELLA (AIP) na Teneryfie. Dane te znakomicie uzupełniają obserwacje Hubble'a. – STELLA została zaprojektowana do obserwacji pojedynczych obiektów przez bardzo długi czas, szczególnie gwiazd aktywnych magnetycznie. Doskonale nadaje się do monitorowania jasnych gwiazd, takich jak Betelgeza. STELLA obserwuje ją praktycznie każdej bezchmurnej nocy, począwszy od 2006 roku – wyjaśnia Klaus Strassmeier, współautor nowego artykułu i dyrektor AIP.

Co jeszcze na tę chwilę wiemy? Choć sama przyczyna tak dużego wypływu plazmy do zewnętrznej atmosfery gwiazdy nie jest znana, zespół uważa, że wspomagał go znany nam cykl pulsacji Betelgezy. Naukowcy z AIP wykorzystali instrument STELLA do pomiaru zmian prędkości plazmy na powierzchni gwiazdy, gdy plazma ta wznosiła się i opadała w swym dość złożonym cyklu pulsacji. Okazało się, że gwiazda “puchła” w odpowiednich modach cyklu pulsacji w tym samym czasie, gdy obserwowana duża komórka konwekcyjna unosiła się w górę. Pulsacja rozchodząca się na zewnątrz od powierzchni Betelgezy mogła zatem pomóc w przepchnięciu tej wypływającej chmury plazmy przez jej atmosferę.

Pamiętajmy jednak, że sprawa nie jest przesądzona – wciąż badane są także alternatywne wyjaśnienia zagadkowego spadku blasku Betelgezy, w tym to dotyczące chłodnych plam gwiazdowych przemieszczających się po jej powierzchni.

 

Zmiana jasności Betelgezy na zdjęciach z 2019 roku.
Na ilustracji: Zmiana jasności Betelgezy na zdjęciach z 2019 roku. Źródło: ESO/M. Montargès et al.

 

Czytaj więcej:

 

Źródło: AIP/HST

Na ilustracji powyżej: Wizja artystyczna przedstawiająca czerwonego nadolbrzyma. Nieoczekiwany spadek jasności gwiazdy był prawdopodobnie spowodowane ogromną ilością gorącej materii, wyrzuconej z jej gorącej powierzchni daleko w przestrzeń kosmiczną. W dużej odległości od gwiazdy materiał ten ostygł. Powstały tym sposobem obłok pyłu zablokował światło około jednej czwartej Betelgezy na kilka miesięcy. Źródło: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI).