A fost sau nu a fost rezolvat misterul stelei Betelgeuse? Vom vedea o supernovă?

Betelgeuse e o stea care de câțiva ani a captat toată atenția și a fost în centrul cercetărilor efectuate de astronomi. În 2019, s-a anunțat că astrul a scăzut dramatic în luminozitate, fapt ce a avut mai multe interpretări oferite de oamenii de știință. Ar fi putut fi „o suprapunere aleatorie a minimelor mai multor cicluri obișnuite de luminozitate”, prezența unor nori de praf sau chiar sfârșitul iminent al stelei.

Betelgeuse este o supergigantă roșie cu o masă ce ar putea ajunge până la de 19 ori masa Soarelui. Este vizibilă cu ochiul liber și este al doilea astru ca strălucire din constelația Orion (după Rigel). S-a estimat că are un diametru de 700 de ori mai mare decât al Soarelui sau de două ori mai mare decât al orbitei lui Marte, ar ajunge aproape de orbita lui Jupiter dacă ar fi pusă în locul stelei noastre, și este la o distanță de aproape 700 de ani lumină față de Pământ. Betelgeuse este o variabilă semiregulată, prezentând o periodicitate marcată în variația sa de luminozitate, însoțită sau întreruptă de diverse neregularități. Perioada primară de variație a luminozității este de circa 425 de zile, dar mai prezintă și variații secundare cu perioade cuprinse între 100 de zile și aproximativ 6 ani. Magnitudinea sa aparentă oscilează de la 0.0 la +1.6 (media de +0.5). Cel care a descris primul variațiile de strălucire ale acestui astru a fost Sir John Herschel, prima sa publicație despre Betelgeuse fiind făcută în 1826, atunci când s-au prezentat și cele două cicluri diferite de variație a luminozității.

Betelgeuse s-a format cu circa 10 milioane de ani în urmă. Arderea hidrogenului a produs un miez de heliu, care a fuzionat în carbon, când temperatura a depășit 100 de milioane de grade Celsius. În stelele cu o masă de două sau trei mase solare, în care se încadrează si supergiganta din consetelația Orion despre care vorbim, arderea heliului poate începe printr-un proces de explozie. În timp ce miezul stelei colapsează, după arderea hidrogenului, se ajunge temporar la o stare de inactivitate sau de degenerare, prăbușirea fiind oprită de presiunea din interior. Temperatura continua să crească, iar presiunea din miezul degenerat nu se modifică, deci miezul nici nu se dilată și nici nu se răcește. Heliul arde din ce în ce mai repede, se produce o explozie, electronii degenerați fiind expulzați din miezul stelei.

În urmă cu circa 40.000 de ani, după ce s-a intrat în această fază a evoluției stelei, deoarece presiunea din interiorul ei a crescut foarte mult, straturile exterioare s-au mărit, iar Betelgeuse a devenit o stea supergigantă, așa cum o vedem noi astăzi.

Viitor

Un astru precum Betelgeuse poate crea temperaturi și presiuni suficiente pentru a determina declanșarea fuziunii carbonului în miez odată ce steaua începe să se contracte din nou la sfârșitul etapei de fuziune a heliului. Aceste obiecte cosmice masive ajung să aibă mai multe straturi pe măsură ce se acumulează nuclee atomice din ce în ce mai grele în centru. Partea de la exterior rămâne din hidrogen gazos și înconjoară un strat de hidrogen care continuă să fuzioneze transformându-se în heliu; sub acesta se află un alt strat de heliu care se transformă în carbon, și așa mai departe, până la miez fiind mai multe ”pături” în care fuzionează elemente din ce în ce mai grele. Procesul continuă până când se produce nichel-56, care se dezintegrează formând fier-56. Astfel, miezul nucleului va fi alcătuit din fier, iar spre exterior, următorul strat va fi alcătuit din siliciu, urmat de unul din oxigen, de unul din neon, unul din carbon și, la exterior, un strat din hidrogen. Întrucât fierul și nichelul au cea mai mare energie de legătură per nucleon din toate elementele, fuziunea nu mai continuă mai departe. Inițial acest miez este susținut de presiunea internă, dar când masa sa depășește 1,4 mase solare (limita Chandrasekhar), începe să colapseze, formând un miez extrem de dens, o stea neutronică (se estimează că Betelgeuse nu este așa de mare încât să colapseze într-o gaură neagră).

În timp ce miezul se contractă și straturile exterioare ale stelei continuă să colapseze, lovesc miezul rigid și ricoșează înapoi în spațiu, cu viteze de până la o zecime din viteza luminii, producându-se astfel o supernovă. Se estimează că circa 96% din masa stelei este răspândită astfel în spațiu. O supernovă este deci o explozie stelară puternică, extrem de luminoasă, uneori mai strălucitoare decât o întreagă galaxie. În scurta ei viață, ea poate radia la fel de mult cât o face Soarele în întreaga sa viață.

Prezent

Așa-numitul Great Dimming, schimbarea stranie a strălucirii, a început în luna octombrie 2019. Un fenomen oarecum de așteptat să se întâmple pentru că avem de-a face cu o stea variabilă semiregulată. Totuși, pierderea luminozității a fost mult mai mare decât în orice altă perioadă din trecut. Timp de cinci luni, din noiembrie 2019 până în martie 2020, ea a pălit în mod dramatic, pierzându-şi peste 40% din luminozitate (a redobândit-o între timp)!.

A fost asta un indiciu că este pe cale să se producă o supernovă? Dacă ar fi așa am asista la o creștere spectaculoasă a luminozității stelei. De pe Pământ, explozia va fi vizibilă ca o stea foarte strălucitoare, ce se va apropia de magnitudinea Lunii pline. Treptat, va scădea în strălucire şi ar putea fi observată aproximativ doi ani pe timpul nopţii. Deoarece axa sa de rotație nu este orientată spre Terra, supernova nu va provoca o explozie de raze gamma suficient de mare în direcția Pământului pentru a afecta ecosistemul. Totuși, pentru moment, răspunsul este unul negativ, mai trebuie să așteptăm până la explozia care va distruge Betelgeuse.

Astronomul Miguel Montargès și colegii săi au investigat evenimentul cu telescopul VLT al Observatorului European Austral (ESO), unul dintre cele mai puternice telescoape de pe Pământ, cu o rezoluție capabilă să înregistreze direct suprafața supergigantei.

Legat de acest fenomen, schimbarea stranie a strălucirii, au existat două ipoteze. Prima a fost legată de posibila existență a unui mare punct rece la suprafața stelei, deoarece se cunoaște că supergigantele roșii precum Betelgeuse au celule convective foarte mari, care pot provoca pete fierbinți și reci. A doua ipoteză făcea referire la ejectarea unei cantităţi mari de materie, care ar fi dus ulterior la formarea unui nor, care ulterior s-ar fi răcit la contactul cu vidul interstelar. Explicația cea mai bună părea să fie o combinație a celor două ipoteze, afirma Emily Cannon de la KU (Katholieke Universiteit) din Leuven, Belgia.

Cu toții ne așteptam să vedem o supernovă în direct, în timpul vieții noastre, este un fenomen foarte rar, dar mai avem de așteptat! Se estimează că, cel mai probabil, Betelgeuse va suferi această transformare peste aproximativ 100.000 de ani!

Foto: ESO – VLT2, NASA, Kavli Institute