Megfejtették a Betelgeuze óriáscsillag elhalványulásának rejtélyét

Amikor az Orion csillagkép fényes, narancsszínben tündöklő Betelgeuze csillaga 2019 vége és 2020 eleje között szemmel láthatóan halványabb lett, az egész csillagász közösség csodálkozva állt a jelenség előtt. Egy kutatócsoport most közzétette az óriáscsillag felszínéről az Európai Déli Obszervatórium (European Southern Observatory – ESO) Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) készített legújabb felvételeit, amelyeken látványosan követhető a jelenség lefolyása. Az új vizsgálatok feltárták, hogy a csillag korongját részben elfedte egy porfelhő. Ez a felfedezés megoldotta a Betelgeuze „nagy elhalványulásának" rejtélyét.

A Betelgeuze szemmel is érzékelhető átmeneti fényességcsökkenése ösztönözte Miguel Montargèst és kutatócsoportját arra, hogy 2019 végén az ESO VLT műszereivel figyelni kezdjék a csillagot. A 2019 decemberében készült felvételt a csillagról korábban, ugyanazon év januárjában ugyanazzal a műszerrel készült képpel összehasonlítva kimutatták, hogy a csillag felszíne – különösen annak déli régiója – lényegesen sötétebbé vált. Ám a csillagászok ekkor még nem igazán tudták, hogy mitől.

A kutatók az egész elhalványulási esemény alatt folytatták a rendszeres megfigyeléseket, és 2020 januárjában, valamint márciusában két újabb felvételt rögzítettek a Betelgeuze korongjáról. 2020 áprilisára a csillag fényessége visszatért a korábbi, megszokott szintjére.

Végre valós időben láthattuk egy csillag felszínén hetek alatt bekövetkező változásokat"

– lelkendezett Montargès, a franciaországi Párizsi Obszervatórium és a belgiumi Leuveni Katolikus Egyetem munkatársa. A Betelgeuze felszíni fényességváltozásainak időbeli lefolyása a most közzétett felvételeken már végig is követhető.

A Betelgeuze felszíne a 2019–2020-as nagy elhalványulás előtt és alatt Forrás: ESO/M. Montargès et al.

A kutatócsoport a rangos Nature szakfolyóiratban közölt friss tanulmányában kimutatta, hogy

a rejtélyes elhalványulást egy, a csillag korongja elé került porfelhő okozta.

Ez a porfelhő pedig a csillag felszíni hőmérsékletének csökkenése miatt keletkezett.

A Betelgeuze felszínének hőmérséklete állandóan változik, amint a fortyogó mélyből különböző hőmérsékletű, táguló és zsugorodó gázbuborékok áramlanak fel. A csillagászok arra a következtetésre jutottak, hogy valamivel az elhalványulás kezdete előtt egy nagyobb gázbuborékot vetett ki magából a csillag, amely azután eltávolodott tőle.

Ettől a felszín egy foltja kellően lehűlt ahhoz, hogy az ottani gáz szilárd porszemcsékké kondenzálódjon.

Az Orion (Vadász) csillagképben lévő Betelgeuze vörös szuperóriás csillag égi környezete. A felvételen megjelölt Betelgeuze távcső nélkül is könnyedén megtalálható. Ez a csillag jelzi az Orion jobb vállát Forrás: ESO/N. Risinger (skysurvey.org)

„Közvetlenül sikerült megfigyelnünk az úgynevezett csillagpor keletkezését" – magyarázta Montargès, akinek a megfigyelései bebizonyították, hogy ez a porképződés nagyon gyorsan, és a felszínhez nagyon közel is végbe tud menni. „A most megfigyelt eseményekhez hasonló körülmények között keletkező, hűvös csillagokból a csillagfejlődés során kivetődő por a Földhöz hasonló bolygók és a rajtuk kialakuló élet építőkövei lehetnek" – teszi hozzá Emily Cannon, a kutatócsoport egyik tagja, aki szintén a Leuveni Egyetem munkatársa.

Az interneten felröppent spekulációk már nemcsak porfelhőkről szóltak, de azt kezdték találgatni, hogy a Betelgeuze halványulása a csillag megsemmisülésének, egy látványos, Földhöz közeli szupernóva-robbanásnak az előjele lehet. A galaxisunkban a 17. század óta nem figyeltek meg szupernóvát, így a modern kori csillagászoknak még nem volt módjuk behatóan megvizsgálni, mire számíthatnak egy csillagtól közvetlenül a robbanás előtt. Ám most bebizonyosodott, hogy ez a nagy elhalványulási esemény még nem a drámai vég korai jele volt.

Egy ilyen jól ismert csillag elhalványodásának szemtanújává válni az amatőr és szakcsillagászok számára is különleges élmény volt. Cannon szavaival:

Ha felnézünk az égre, az ott pislákoló halovány pontok örökkévalónak tűnnek. A Betelgeuze elhalványodása ezt az illúziót törte meg."

A kutatócsoport az ESO VLT Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) műszerével tudott közvetlen képet alkotni a csillag felszínéről az elhalványulási esemény során. Az ESO chilei Paranal Obszervatóriumában működő eszköz „pótolhatatlan segítséget nyújtott az elhalványulás okának megállapításában" – hangsúlyozta Cannon.

Nemcsak egyetlen fényes pontként láttuk a csillagot, de fel tudtuk bontani a felszíni részleteket, és megfigyelhettük annak időbeli változásait is"

– tette hozzá Montargès.

Montargès és Cannon kíváncsian várják, mit hoz a jövő, különösen az ESO már épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsöve (Extremely Large Telescope – ELT), a vörös szuperóriás Betelgeuze megfigyelésében. „Az ELT páratlan térbeli felbontásával rendkívül részletesen láthatjuk majd a Betelgeuze felszínét" – lelkendezik Cannon. – „A távcső szintén jelentősen ki fogja bővíteni azoknak a szuperóriás csillagoknak a körét, amelyek felszínét közvetlen leképezéssel felbonthatjuk.

Ezáltal további fontos, ma még ismeretlen részleteket ismerhetünk majd meg e hatalmas égitestek csillagszeléről."