2020.07.02.

Óriás foltok okozhatták a Betelgeuse halványodását?

Tavaly ősz végén a Betelgeuse elkezdett látványosan halványodni, ami alapvetően nem volt fura, hisz egy jól ismert változócsillagról van szó, azonban a látható halványodása igen jelentős, mintegy 40%-os volt. Lévén ez a legismertebb vörös szuperóriás csillag, a találgatások közt első helyen volt az, hogy vajon épp készül-e szupernóvává válni a Betelgeuse? A csillag meglehetősen közel van (kb. 500 fényévre, de szupernóvasága szempontjából ez nem veszélyesen közeli), így a szokásosnál részletesebben is tudtuk vizsgálni a vele zajló eseményeket, szerencsére.

Az elhalványodásra négy elmélet volt:

1) egybeesés a rövid (400 napos) és a hosszú (5 éves) fényváltozási közt
2) változások a csillag felszínének forró és hideg területei körében
3) nagy portömeg kibocsátása, amely pont a csillag és a Föld közé került
4) a csillag fotoszférájában lezajló átalakulás, amely a rövid időn belüli szupernóvaság előjele – ezt a Betelgeuse visszafényesedése alapján hamar ki lehetett aztán zárni.

Ezen lehetőségek eddigi vizsgálatai során pl. a VLT/SPHERE műszere a csillag fotoszférájának alakváltozását mutatta, amelynek során az égitest déli oldala jelentősen elhalványodott 2019 januárja és decembere közt. Ez, valamint a csillag korábbi és mostani spektrumának összehasonlító vizsgálata arra a következtetésre juttatta a szakembereket, hogy jó eséllyel a porfelhő elmélete lehet a nyerő. Egy nemrégiben megjelent kutatás viszont próbára tette ezt az elképzelést. A kutatók a James Clerk Maxwell Teleszkóp SCUBA nevű szubmilliméteres, távoli infravörös és mikrohullámú sugárzásra specializált műszerével vizsgálták meg a Betelgeuse-t, ez az eszköz alkalmas a csillagközi por vizsgálatára. 450 és 850 mikrométeres tartományban néztek rá a szuperóriásra. Amennyiben a csillagból nemrég távozott porfelleg lenne az útban, s ez okozná a csillag elhalványodását, úgy e hullámhossztartományban a pornak „világítania” kellene.
Három eltérő alkalommal végeztek ilyen méréseket, 2020. január 23-án, február 16-án és március 3-án, ezekhez további öt, 2012-ben és 2013-ban készült mérés adatait is hozzávették. Ezen túl további, szintén archív adatokat vontak még vizsgálatba, amelyeket 870 mikrométeren gyűjtött a chilei APEX műszere.

 

A mérési eredmények azt mutatták, hogy a szubmilliméteres tartományban is halványabbnak látszott a Betelgeuse, ez pedig nem összeegyeztethető azzal, hogy porfelhő volt útban. (A halványodás előtti értékekhez képest 20%-os csökkenést mutatott szubmilliméteres tartományban is a csillag.) Mi lehet akkor a magyarázat?
A csillag halványabbnak látszódna akkor is, ha a mérete csökkenne, azonban ez minden hullámhossztartományt egyformán érintene. Ha viszont a hőmérséklete csökken, az szintén halványodással jár, azonban az eltérő hullámhosszakon ebben már különbségek mutatkoznak majd. A látható fény tartományában 40%, a szubmilliméteresben 20% halványodás jelentkezett, így ez arra utal, hogy a csillag hőmérsékletében következhetett be a változás.
Azt feltételezve, hogy a szubmilliméteres sugárzás egyenes arányban áll a csillag fotoszférájának hőmérsékletével, és a Betelgeuse esetében a korábban becsült 3650 K lehetett a kérdéses hőmérséklet, akkor az elhalványodáskor ez 3450 K-re csökkenhetett. Ez a 200 K-nel alacsonyabb érték összeállhat olyan módon is, hogy nem az egész csillag lett egyenletesen hűvösebb, hanem a csillag látható felszínének felét 3250 K hőmérsékletű napfolt (helyesebben csillagfolt) fedné, vagy 70%-át, ha a foltok hőmérséklete 3350 K. Ezek mindegyike egy kb. 0,9 magnitúdós halványodással járna együtt. Ugyanezt az 50-70%-os csillagfolt-jelenlétet sugallja az a felvétel is, amelyet az ESO SPHERE műszerével készítettek, s a csillag déli oldala jelentősen halványabb rajta.

 

Nem sokat tudunk a csillagfoltok élettartamáról, de valószínű, hogy az óriáscsillagok körében gyakoriak, és a modellszámítások alapján a Betelgeuse esetében a csillag fényerejében bekövetkező változással összhangban lehet e foltok élethossza. Azt se tudjuk, hogy van-e a Betelgeuse-nak vagy más óriáscsillagnak csillagfolt-ciklusa, bár az ezelőtti fényesség maximuma meglehetősen erős volt, és ez utalhat a foltciklus meglétére is. A csillag fényességváltozásai a következő évek során megerősíthetik vagy cáfolhatják e ciklusok meglétének elméletét.

A kutatás eredményét a The Astrophysical Journal Letters tette közzé június 29-én.
Valamint a Max-Planck-Institut für Astronomie beszámolója.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)
4/5 (1)

Értékelés

About the Author: