Naukowcy ponownie zastanawiają się nad momentem wybuchu supernowej Betelgezy, ponieważ nowe badania sugerują, że gwiazda może mieć ukrytego towarzysza, znanego jako Betelbuddy. Towarzysz ten może być odpowiedzialny za niezwykłe rozjaśnianie i przyciemnianie Betelgezy.
Odkrycie otwiera nowe możliwości, w tym pomysł, że Betelbuddy może być młodą gwiazdą lub nawet czymś bardziej egzotycznym, np. gwiazda neutronowa. Naukowcy pracują nad potwierdzeniem istnienia Betelbuddy, co może radykalnie zmienić to, co wiemy o Betelgeuzie i jej ostatecznej eksplozji.
Betelgeza i Betelbuddy
Moment, w którym gwiazda Betelgeza eksploduje, przekształcając się w supernową, był przedmiotem debaty wśród naukowców, w dużej mierze opartej na wzorcu jej rozjaśniania i przyciemniania.
Jednak nowe badania, w tym wkład profesora Uniwersytetu Wyoming, sugerują, że na pulsujące światło gwiazdy może mieć wpływ gwiazda towarzysząca, nazywana „Betelbuddy”.
„W tym artykule zaproponowano towarzysza – gwiazdę lub obiekt podobny do gwiazdy – Betelgezy, co oznacza, że Betelgeza jest układem podwójnym. Nazywamy to alfa Orionis B (Betelgeuse jest właściwie znana jako Alpha Orionis) lub potocznie „BetelBuddy”” – mówi Meridith Joyce, adiunkt na Wydziale Fizyki i Astronomii UW. „Towarzysz nigdy nie został wykryty obserwacyjnie, ale z pulsacyjnego zachowania Betelgezy wiemy, że musi istnieć.
„Bazując na ograniczeniach orbitalnych, towarzysz musi mieć masę mniejszą niż pewna masa, która według nas jest około dwukrotnością masy Słońca” – kontynuuje. „Opierając się na argumentach statystycznych, najprawdopodobniej ten towarzysz jest młodą gwiazdą podobną do Słońca, ale możliwe jest, że towarzyszem jest coś bardziej egzotycznego, na przykład gwiazda neutronowa. Gdyby to była gwiazda neutronowa, odkrycie byłoby ogromne”.
Joyce jest współautorem artykułu zatytułowanego „A Buddy For Betelgeuse: Binarity As the Origin of the Long Secondary Periods in An Orionis”, który został przyjęty do publikacji w czasopiśmie The Dziennik astrofizycznyogólnodostępne czasopismo poświęcone najnowszym osiągnięciom, odkryciom i teoriom w astronomii i astrofizyce. Oczekuje się, że artykuł ukaże się w czasopiśmie pod koniec listopada.
Jared Goldberg, pracownik naukowy Flatiron w Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Instytutu Flatiron, jest głównym autorem artykułu i to on nazwał gwiazdę towarzyszącą. Kolejnym autorem artykułu był László Molnár, asystent w Obserwatorium Konkoly, które jest częścią Centrum Badawczego Astronomii i Nauk o Ziemi HUN-REN w Budapeszcie na Węgrzech.
Wpływ Betelbuddy na jasność Betelgezy
Betelgeza to czerwony olbrzym, którego jasność jest około 100 000 razy większa od Słońca i ponad 400 milionów razy większa od jego objętości. Gwiazda zbliża się do końca swojego życia. Według gazety, kiedy Betelgeza umrze, eksplozja będzie na tyle jasna, że będzie ją można oglądać w ciągu dnia przez wiele tygodni.
Badania wykazały, że Betelbuddy działa jak pług śnieżny, krążąc wokół Betelgezy, wypychając z drogi pył blokujący światło i tymczasowo sprawiając, że Betelgeza – 10. najjaśniejsza gwiazda na nocnym niebie – wydaje się jaśniejsza.
„Istnieje duże zainteresowanie układami gwiazdowymi, w których jeden lub więcej składników jest masywnych, ponieważ układy te mogą być przodkami egzotycznych lub wysokoenergetycznych zdarzeń” – mówi Joyce. „Betelgeza to gwiazda masywna – około 16 razy większa od masy Słońca – i chociaż uważamy, że najprawdopodobniej towarzyszem jest „zwykła” młoda gwiazda, możliwe jest, że towarzyszem jest gwiazda neutronowa.
„Betelgeza jest wystarczająco masywna, aby ulec eksplozji supernowej, a kiedy to nastąpi, pozostawi po sobie albo gwiazdę neutronową, co jest bardziej prawdopodobne, albo gwiazdę neutronową. czarna dziuraco jest mniej prawdopodobne przy tej masie” – kontynuuje. „Pozostałby wówczas układ podwójny gwiazda neutronowa-gwiazda neutronowa, którego fuzje generują fale grawitacyjne.”
Wyzwanie dotyczące przewidywania supernowych
Astronomowie mogą przewidzieć, kiedy Betelgeza umrze, skutecznie sprawdzając jej puls. Jest gwiazdą zmienną, co oznacza, że staje się jaśniejsza i ciemniejsza, pulsując podobnie jak bicie serca. W przypadku Betelgezy istnieją dwa uderzenia serca: jedno, które pulsuje w skali czasu nieco dłuższej niż rok, i drugie, które pulsuje w skali czasu około sześciu lat.
Te uderzenia serca uważa się za ważne, ponieważ naukowcy wykorzystują je do określenia, kiedy Betelgeza stanie się supernową. Jednym z tych uderzeń serca jest podstawowy tryb Betelgezy, czyli wzór rozjaśniania i przyciemniania charakterystyczny dla samej gwiazdy. Jeśli podstawowym trybem działania gwiazdy jest bicie jej serca na dużą skalę, Betelgeza może być gotowa do wybuchu wcześniej, niż oczekiwano.
Jeśli jednak jego podstawowym trybem jest bicie serca na krótką skalę, jak sugeruje kilka badań, to dłuższe bicie serca jest zjawiskiem zwanym długim okresem wtórnym (LSP). To dłuższe rozjaśnianie i przyciemnianie jest spowodowane czymś zewnętrznym w stosunku do gwiazdy.
Alternatywne hipotezy i argumenty za binarnością
Naukowcy wciąż nie mają ostatecznej odpowiedzi na pytanie, co dokładnie powoduje LSP, ale jedna z wiodących teorii głosi, że powstają one, gdy gwiazda ma towarzysza, który ją okrąża i przebija się przez kosmiczny pył wytwarzany i wydalany przez gwiazdę. Przemieszczony pył zmienia ilość światła gwiazd docierającego do Ziemi, zmieniając pozorną jasność gwiazdy.
„Po wykazaniu, że ten długi okres, zwany LSP, jest napędzany przez coś innego niż zmiany ciśnienia w zewnętrznych warstwach Betelgezy, naturalnie pojawia się pytanie: «Więc co napędza LSP?»” mówi Joyce.
Przyszłość badań obserwacyjnych nad Betelbuddy
Podczas badania Joyce przeprowadził większość analiz dotyczących alternatywnych hipotez dotyczących sygnału LSP. Zbadała konwekcję, mody dziwne, mody grawitacyjne, magnetyzm, rotację i LSP w porównaniu z błędną identyfikacją modów podstawowych jako możliwe wyjaśnienia okresu Betelgezy wynoszącego 5,5 roku lub 2100 dni. Każda z tych teorii miała co najmniej jedną zasadniczą wadę, która uniemożliwiała jej bycie realnym wyjaśnieniem LSP, pozostawiając binarność jako jedyną możliwość, mówi Joyce.
„Nic więcej się nie dodało” – mówi Goldberg. „Zasadniczo, jeśli nie ma Betelbuddy, oznacza to, że dzieje się coś znacznie dziwniejszego; coś, czego nie da się wytłumaczyć obecną fizyką.”
„Bez tego, czy każdy z nas rozważałby ten problem z bardzo różnych punktów widzenia – László jako ekspert w dziedzinie obserwacji kosmicznych i analizy danych; Jared jako ktoś, kto bada i symuluje masywne gwiazdy; i ja jako modelarz 1D — ta praca nie byłaby możliwa” – mówi Joyce. „Chcę w szczególności podziękować Flatiron Center for Computational Astrophysics za stworzenie środowiska, w którym możliwe jest zgromadzenie tak różnorodnego grona naukowców”.
Zespół badawczy podejmie próbę wykonania zdjęć Betelbuddy za pomocą teleskopów około 6 grudnia, kiedy pojawi się potencjalne okno widoczności.
„Musimy potwierdzić, że Betelbuddy rzeczywiście istnieje, ponieważ nasze wyniki opierają się na wnioskowaniu, a nie na bezpośrednim wykryciu” – mówi Molnár. „Dlatego pracujemy teraz nad propozycjami obserwacji”.
Więcej informacji na temat tego odkrycia można znaleźć w artykule Wyjaśnienie tajemnicy jasności Betelgezy: Poznaj ukrytą gwiazdę „Betelbuddy”.
Odniesienie: „Przyjaciel Betelgezy: binarność jako pochodzenie długiego okresu wtórnego w α Orionis” autorstwa Jareda A. Goldberga, Meridith Joyce i László Molnára, zaakceptowane, Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.48550/arXiv.2408.09089
Badanie zostało sfinansowane z grantów ze stypendium Komisji Europejskiej Widening Fellowship oraz z programu finansowania badań i innowacji Unii Europejskiej „Horyzont 2020”.
