NASA: megoldódhat a téli égbolt egyik szupernóva-robbanás előtt álló fényes csillagának rejtélye

A téli égbolt egyik leglátványosabb csillagképében, az Orionban található hatalmas méretű és a megfigyelések szerint közvetlenül a szupernóva-robbanás előtt álló Betelgeuse 2100 naponta rejtélyes módon elhalványul. A tudósok teljesen értetlenül álltak e különös jelenség előtt, de most úgy tűnik, hogy a NASA Hubble-űrteleszkópjának megfigyelései megoldhatják a Betelgeuse egyik legnagyobb talányát.

Szupernóva-robbanás művészi ábrája. A Betelgeuse is csillagászati idősíkon mérve rövidesen gigantikus kozmikus robbanást fog produkálni Fotó: Devianart

Az Orion csillagképben (mindét képen  felül középen) lévő Betelgeuse fényességváltozását szemléltető fotó. Forrás:  Wikimedia Commons/H. Raab

E fényességingadozás alapján többen is felvetették annak lehetőségét, hogy a Betelgeuse szupernóva-robbanása akár évek vagy néhány évtized távlatában is bekövetkezhet, vagyis olyan rövid időn belül, amit nem csillagászati időkeretben mérünk. 

De az még mindig nem világos, hogy a csillag mikor fog szupernóvaként felragyogni, 

és a képet némileg tovább zavarja, hogy az olyan vörös óriás csillagok, mint a Betelgeuse, folyamatosan port és gázt bocsátanak ki, ami elhomályosíthatja a fényüket, azt a látszatot keltve, mintha maga a csillag halványulna el vagy válna fényesebbé. 

Az Orion csillagkép asztrofotója. A bal felső sarokban látszó vörös csillag a Betelgeuse. Forrás:  Wikimedia Commons/Rogelio Bernal Andreo

A helyzetet még tovább bonyolítja, hogy 2024-ben és 2025-ben két független kutatócsoport is arra a következtetésre jutott, hogy a vörös szuperóriás 2100 naponta bekövetkező periodikus elhalványulása valószínűleg egy, a Betelgeuse külső légkörében keringő kísérőcsillag, a Siwarha eredménye.

Rejtett kísérő befolyásolhatja a kozmikus gigász viselkedését

„A Betelgeuse név jelentése az arabból származó ’al-Jawzā keze’ kifejezésből ered; az ’al-Jawzā’ pedig egy régi arab mondabeli női alak, akinek a csillagai nagyrészt megegyeztek a görög Orionnal” – magyarázza a Nemzetközi Csillagászati ​​Unió. „Tekintettel arra, hogy az alfa Ori A nevű csillag az »al-Jawzā’keze« körül kering, a felfedezőcsoport azt javasolta, hogy a kísérőcsillagot Siwrah-nak (arabul: سوارها-, vagyis »az ő karkötőjének« nevezzék el” – írja az Ilf Science tudományos hírportál. 

A Betelgeuse asztrofotója. Fotó: Adam Block/Steward Observatory/University of Arizona

A Betelgeuse-hez hasonló vörös szuperóriásokról már korábban kimutatták, hogy hosszú másodlagos periódusokkal, vagyis a fényesség hosszú időszakok alatti változásával rendelkeznek. Ezeket az úgynevezett hosszú másodlagos periódusokat több okra vezetik vissza, a legelfogadottabb hipotézis szerint ezt a jelenséget a vörös óriások kísérőcsillagai okozhatják. 

A Betelgeuse megfigyelései alapján az asztronómusok azt feltételezték, hogy a csillag valójában egy kettős rendszer része, 

ami megmagyarázza a 2019/2020-as nagy halványulásként ismertté vált eseményt. Egy új, a NASA Hubble-űrtávcsövének, valamint a Fred Lawrence Whipple Obszervatórium és a Roque de Los Muchachos Obszervatórium földi távcsöveinek megfigyeléseit felhasználó, a Betelgeuse fényének nyolc éven át tartó változásait nyomon követő tanulmányában egy kutatócsoport úgy véli, hogy sikeresen megfigyelték a Betelgeuse kísérőcsillaga, a Siwarha nyomát, amint az áthaladt a vörös szuperóriás légkörén.

A Betelgeuse légkörének fotója, a középső fényes mag a vörös szuperóriás korongja

„Ez kissé olyan, mint egy vízen haladó csónak mozgása. A kísérőcsillag hullámhatást kelt a Betelgeuse légkörében, amit az észlelési adatokban is láthatunk” – magyarázza Andrea Dupree, a Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian csillagásza és a tanulmány vezető szerzője. „Most először látjuk közvetlen jeleit ennek a gáznyomnak, ami megerősíti, hogy a Betelgeuse-nek valóban van egy rejtett kísérője, ami befolyásolja a viselkedését” – fűzi hozzá Andrea Dupree.

Ez állhat a 2100 naponként bekövetkező elhalványulás hátterében

A tudósok már eddig is gyanították, hogy a Betelgeuse-nek létezhet egy kísérője, de a most publikált megfigyelések több bizonyítékot is szolgáltatnak erre. A kutatócsoport által kiadott közlemény szerint a megfigyeléseik és méréseik „megoldják az óriáscsillaggal kapcsolatos egyik legnagyobb rejtélyt”, megmagyarázva a 2100 földi napnak megfelelő periódussal bekövetkező elhalványulását.

A Betelgeuse teleszkópos képe extra nagy nagyításban. Fotó: Phys.org

 „Az az elképzelés, hogy a Betelgeuse-nek van egy láthatatlan kísérője, az elmúlt években egyre népszerűbb hipotézissé vált, de közvetlen bizonyítékok hiányában ez csak egy bizonyítatlan elmélet volt” – magyarázza Andrea Dupree, a tanulmány vezető szerzője. „Ezzel az új közvetlen bizonyítékkal a Betelgeuse az első helyre került, hogy megfigyelhessük, hogyan változik egy ilyen típusú óriáscsillag az idő múlásával. A kísérőjétől származó nyom megtalálása azt jelenti, hogy most már sokkal jobban megérthetjük, hogyan fejlődnek, illetve hogyan veszítenek anyagot és végül hogyan robbannak fel szupernóvaként az ilyen óriáscsillagok.” 

Szupernóva-robbanás művészi ábrája. Fotó: AFP

A Betelgeuse légkörében lévő gáz és por, valamint azok irányának és sebességének nyomon követése alapján a kutatócsoport arra a következtetésre jutott, hogy a 2100 naponként bekövetkező változás a kísérőcsillag Betelgeuse korongja előtt való áthaladásának köszönhető.

Hangsebességgel terjedő turbulens hullámok a vörös óriás légkörében

A kísérőcsillag a Betelgeuse-ből származó töltött részecskékből álló csillagszelet gravitációsan a saját közelében fókuszálja, egy olyan nyomot képezve, amelynek elsődleges iránya a csillag pályájának irányába mutat – magyarázza a tudóscsapat a tanulmányában. „Ebben a nyomban sűrűbb, lökéshullám által keltett gázt sodorna magával, amely az elhaladó lökéshullám mögött halmozódhat fel. Arra számíthatunk, hogy ez a nyomkövető anyag meglehetősen változó lesz a benne található különböző hőmérsékletű turbulens gáz, valamint a turbulens sebesség miatt, ami nagyobb mint az átlagos hangsebesség” – írják a kutatók. 

A Betelgeuse és az Antares vörös szuperóriásokhoz képest a Nap mérete a képen csak alig felfedezhető egy pixelnek megfelelő pont. Fotó: ESA/NASA

„Ez a nyomvonal oldalirányban tágul, méghozzá nagyjából hangsebességgel, vagyis ~6 km/s sebességgel – teszi hozzá a csapat. „Tehát amíg a kísérőcsillag nyoma a Betelgeuse korongján való áthaladásának kezdetén kicsi, a pálya előrehaladtával ez fokozatosan kiszélesedik azonban, és ekkor már a vörös óriás korongjának nagyobb részét lefedi” – magyarázzák a kutatók. A kísérőcsillagot jelenleg eltakarja a Betelgeuse, de a kutatók további megfigyeléseket terveznek, amikor a Siwarha 2027 augusztusában ismét felbukkan a vörös szuperóriás mögül.

Az arXiv preprint szerverre feltöltött, és a The Astrophysical Journal szaklap által elfogadott tanulmány teljes terjedelmében és angol nyelven itt olvasható el.

Az új kutatás szerint:

• a szupernóva-robbanás előtt álló Betelgeuse vörös szuperóriás
• 2100 naponta bekövetkező periodikus elhalványulását
• a mindeddig ismeretlen kísérőcsillaga,
• a Siwarha átvonulásai okozzák.