Gwiazda Betelgeuse pojawia się jako jasna, rubinowoczerwona, migocząca plamka światła w prawym górnym ramieniu zimowej konstelacji Oriona Łowcy. Ale patrząc z bliska, astronomowie znają go jako wrzącego potwora z 400-dniowym biciem serca z regularnymi pulsacjami. Ta starzejąca się gwiazda została sklasyfikowana jako nadolbrzym, ponieważ nabrzmiała do zdumiewającej średnicy około 1 miliarda mil. Umieszczony w centrum naszego Układu Słonecznego dosięgałby orbity Jowisza. Ostatecznym losem gwiazdy jest wybuch jako supernowa. Kiedy to się w końcu stanie, będzie przez chwilę widoczne na niebie dziennym z Ziemi. Ale teraz jest dużo fajerwerków przed ostateczną detonacją.
Astronomowie korzystający z teleskopu Hubble’a i innych teleskopów wywnioskowali, że gwiazda oderwała ogromny fragment swojej widocznej powierzchni w 2019 roku.
Nigdy wcześniej nie widziano tego na gwieździe. Nasze rozdrażnione Słońce rutynowo przechodzi masowe wyrzuty swojej zewnętrznej atmosfery, korony. Ale te wydarzenia są o rząd wielkości słabsze niż to, co zaobserwowano na Betelgeuse. Pierwsza wskazówka pojawiła się, gdy gwiazda w tajemniczy sposób pociemniała pod koniec 2019 roku. Ogromny obłok zasłaniającego pyłu uformował się z wyrzuconej powierzchni podczas stygnięcia. Astronomowie opracowali teraz scenariusz przewrotu. A gwiazda wciąż powoli odradza się; fotosfera sama się odbudowuje. A wnętrze rozbrzmiewa jak uderzony młotem dzwon, zakłócając normalny cykl gwiazdy. Nie oznacza to, że potworna gwiazda w najbliższym czasie wybuchnie, ale konwulsje w późnym okresie życia mogą nadal zadziwiać astronomów.
Analizując dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i kilku innych obserwatoriów, astronomowie doszli do wniosku, że jasnoczerwony nadolbrzym Betelgeuse dosłownie wysadził swój wierzchołek w 2019 roku, tracąc znaczną część widocznej powierzchni i wytwarzając gigantyczny wyrzut masy powierzchniowej (SME). To jest coś, czego nigdy wcześniej nie widziano w normalnym zachowaniu gwiazdy.
Nasze Słońce rutynowo wydmuchuje część swojej cienkiej zewnętrznej atmosfery, koronę, w zdarzeniu znanym jako Coronal Mass Ejection (CME). Ale SME Betelgeuse wystrzeliło 400 miliardów razy większą masę niż typowy CME!
Gwiazda potwora wciąż powoli dochodzi do siebie po tym katastrofalnym wstrząsie. “Betelgeuse nadal robi teraz bardzo niezwykłe rzeczy; wnętrze trochę się podskakuje” – powiedziała Andrea Dupree z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian w Cambridge, Massachusetts.
Te nowe obserwacje dostarczają wskazówek, w jaki sposób czerwone gwiazdy tracą masę w późnym okresie swojego życia, gdy ich piece do syntezy jądrowej wypalają się, zanim wybuchną jako supernowe. Wielkość utraty masy znacząco wpływa na ich los. Jednak zaskakująco rozdrażnione zachowanie Betelgeuse nie jest dowodem na to, że gwiazda wkrótce wybuchnie. Zatem utrata masy niekoniecznie jest sygnałem nieuchronnej eksplozji.
Dupree łączy teraz wszystkie elementy układanki związane z rozdrażnionym zachowaniem gwiazdy przed, po i podczas erupcji w spójną historię nigdy wcześniej nie widzianej, tytanicznej konwulsji w starzejącej się gwieździe.
Obejmuje to nowe dane spektroskopowe i obrazowe z obserwatorium robotycznego STELLA, spektrografu Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) z Obserwatorium Freda L. Whipple’a, statku kosmicznego Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO-A), Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Amerykańskiego Stowarzyszenia Zmiennych. Obserwatorzy gwiazd (AAVSO). Dupree podkreśla, że dane Hubble’a miały kluczowe znaczenie dla rozwiązania zagadki.
„Nigdy wcześniej nie widzieliśmy ogromnego wyrzutu masy z powierzchni gwiazdy. Zostaje nam coś, czego nie do końca rozumiemy. To zupełnie nowe zjawisko, które możemy obserwować bezpośrednio i rozwiązywać szczegóły powierzchni za pomocą Hubble’a. Obserwujemy gwiezdną ewolucję w czasie rzeczywistym”.
Tytaniczny wybuch w 2019 roku był prawdopodobnie spowodowany konwekcyjnym pióropuszem o średnicy ponad miliona mil, bulgoczącym z głębi wnętrza gwiazdy. Wytwarzał wstrząsy i pulsacje, które wyrzuciły fragment fotosfery, pozostawiając gwiazdę z dużą chłodną powierzchnią pod obłokiem pyłu, który został wytworzony przez stygnący kawałek fotosfery. Betelgeuse walczy teraz o powrót do zdrowia po tej kontuzji.
Ważący mniej więcej kilka razy więcej niż nasz Księżyc, pęknięty fragment fotosfery wyleciał w kosmos i ochłodził się, tworząc obłok pyłu, który blokował światło gwiazdy widzianej przez ziemskich obserwatorów. Przyciemnienie, które rozpoczęło się pod koniec 2019 roku i trwało kilka miesięcy, było łatwo zauważalne nawet przez obserwatorów podwórkowych obserwujących zmianę jasności gwiazdy. Jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie, Betelgeuse, można łatwo znaleźć w prawym ramieniu konstelacji Oriona.
Co jeszcze bardziej fantastyczne, 400-dniowa pulsacja nadolbrzyma zniknęła, być może przynajmniej tymczasowo. Od prawie 200 lat astronomowie mierzą ten rytm, co jest widoczne w zmianach jasności i ruchach powierzchni Betelgeuse. Jego zakłócenie świadczy o zaciekłości wybuchu.
Wewnętrzne komórki konwekcyjne gwiazdy, które napędzają regularne pulsacje, mogą chlupotać jak niezrównoważona wanna pralki, sugeruje Dupree. Widma TRES i Hubble’a sugerują, że zewnętrzne warstwy mogą wrócić do normy, ale powierzchnia wciąż odbija się jak talerz żelatynowego deseru, gdy fotosfera się odbudowuje.
Chociaż nasze Słońce ma koronalne wyrzuty masy, które wyrzucają małe fragmenty zewnętrznej atmosfery, astronomowie nigdy nie byli świadkami wyrzucenia w kosmos tak dużej ilości widocznej powierzchni gwiazdy. Dlatego powierzchniowe wyrzuty masy i koronalne wyrzuty masy mogą być różnymi zdarzeniami.
Betelgeuse jest teraz tak ogromna, że gdyby zastąpiła Słońce w centrum naszego Układu Słonecznego, jej zewnętrzna powierzchnia wyszłaby poza orbitę Jowisza. Dupree użył Hubble’a do rozdzielenia gorących plam na powierzchni gwiazdy w 1996 roku. Było to pierwsze bezpośrednie zdjęcie gwiazdy innej niż Słońce.
Teleskop Kosmiczny Webba NASA może być w stanie wykryć wyrzuconą materię w świetle podczerwonym, gdy kontynuuje oddalanie się od gwiazdy.