Hubble finder ud af, at Betelgeuses mystiske dæmpning skyldes et traumatisk udbrud

Nylige observationer af Betelgeuse har afsløret, at stjernens uventede og betydelige dæmpningsperioder i slutningen af ​​2019 og begyndelsen af ​​2020 højst sandsynligt var forårsaget af udstødning og afkøling af tætte varme gasser, og at stjernen muligvis gennemgår endnu en dæmpningsperiode mere end et år for tidligt.

Mellem oktober og november 2019, Hubble-rumteleskopet observeret tæt, opvarmet materiale, der bevæger sig udad gennem stjernens udvidede atmosfære ved 200, 000 miles i timen. Den følgende måned, flere jordbaserede teleskoper observerede et fald i lysstyrken på Betelgeuses sydlige halvkugle, som om noget blokerede lyset i dette område af stjernen. Inden februar 2020, stjernen havde mistet mere end to tredjedele af sin glans, en dæmpning synlig selv med det blotte øje, skaber buzz om, at stjernen måske er ved at blive supernova. Fortsatte ultraviolet lys spektroskopiske observationer med Hubble gav en tidslinje for forskere at følge, som brødkrummer, der fører tilbage gennem tiden for at udpege kilden til den mystiske dæmpning.

"Med Hubble, vi havde tidligere observeret varme konvektionsceller på overfladen af ​​Betelgeuse, og i efteråret 2019 opdagede vi en stor mængde tæt varm gas, der bevægede sig udad gennem Betelgeuses udvidede atmosfære. Vi tror, ​​at denne gas kølede ned millioner af miles uden for stjernen for at danne støvet, der blokerede den sydlige del af stjernen, der blev afbildet i januar og februar, " sagde Andrea Dupree, assisterende direktør for Center for Astrofysik | Harvard &Smithsonian, og hovedforfatter på undersøgelsen. "Materialet var to til fire gange mere lysende end stjernens normale lysstyrke. Og så, omkring en måned senere blev den sydlige del af Betelgeuse dæmpet iøjnefaldende, da stjernen blev svagere. Vi tror, ​​det er muligt, at en mørk sky skyldes den udstrømning, som Hubble opdagede. Kun Hubble giver os dette bevis, der førte op til dæmpningen."

Og Betelgeuse holdt endnu en overraskelse for videnskabsmænd, da Hubble-observationer afslørede, at det detekterede plasma ikke blev udstødt fra stjernens rotationspoler som forudsagt af stjernemodeller. "Hubble-observationer tyder på, at materiale kan drives væk fra enhver del af stjernens overflade, " sagde Dupree, tilføjer, at den seneste aktivitet på Betelgeuse ikke var normal for denne stjerne. Dupree bemærkede, at Betelgeuse taber masse med en hastighed, der er 30 millioner gange højere end Solen, men den seneste aktivitet resulterede i et tab på omtrent to gange den normale mængde materiale fra den sydlige halvkugle alene. "Alle stjerner mister materiale til det interstellare medium, og vi ved ikke, hvordan dette materiale går tabt. Er det en jævn vind, der blæser hele tiden? Eller kommer den i anfald og starter? Måske med en begivenhed som vi opdagede på Betelgeuse? Vi ved, at andre varmere lysende stjerner mister materiale, og det bliver hurtigt til støv, hvilket får stjernen til at se meget svagere ud. Men i over halvandet århundrede, dette er ikke sket for Betelgeuse. Det er meget unikt."

Komplementære observationer ved hjælp af STELLAR Activity Observatory—STELLA—målte ændringer i stjerneoverfladens hastighed, når den steg og faldt under pulsationscyklussen, skabe en rislende effekt, der kan have drevet det udstrømmende plasma gennem stjernens atmosfære. "Vi så alle absorptionslinjerne i spektret blåt skiftede og vidste, at stjernen udvidede sig, sagde Klaus G. Strassmeier, direktør for kosmiske magnetfelter ved Leibniz-Institut fur Astrophysik Potsdam (AIP) og medforfatter på undersøgelsen. "Da dæmpningen startede, det blå skift blev mindre og mindre og vendte faktisk tilbage til en rødforskydning, når stjernen var svagest. Så vi vidste, at dæmpningen på en eller anden måde må have været relateret til udvidelsen og sammentrækningen af ​​stjernens fotosfære, men det alene kunne ikke have forårsaget så stor dæmpning."

Da stjernen bevægede sig ind på daghimlen og ud af udsigten til Hubble og STELLA, forskere henvendte sig til NASAs Solar Terrestrial Relations Observatory—STEREO—for at overvåge supergigantens lysstyrke. Men sommerobservationer afslørede en overraskende overraskelse:mere uventet dæmpning. Mellem slutningen af ​​juni og begyndelsen af ​​august 2020, STEREO observerede Betelgeuse på fem separate dage, måling af stjernens relative lysstyrke i forhold til andre stjerner. "Our observations of Betelgeuse with STEREO confirm that the star is dimming again. Betelgeuse typically goes through brightness cycles lasting around 420 days, and since the previous minimum happened in February 2020, this new dimming is over a year early, " said Dupree, who plans to observe Betelgeuse with STEREO again next year, during the star's maximum, to monitor for unexpected outbursts.

Intense interest surrounding Betelgeuse ignited late last year as the star continued to grow dimmer and dimmer, a behavior some scientists said signaled that the old star was about to go supernova. As a variable star that expands and contracts, dimming and brightening over each cycle, "Betelgeuse is a bright star in our galaxy, near the end of its life that is likely to become a supernova. When the star became very faint in February 2020, this was the faintest that it had ever been since measurements began over 150 years ago, " said Dupree. "The dimming was obvious to everyone when looking at the constellation Orion; it was very weird, Betelgeuse was almost missing." At 725 light years away, light—and dimming—seen from Betelgeuse today on Earth left the star in the year 1300. "No one knows how a star behaves in the weeks before it explodes, and there were some ominous predictions that Betelgeuse was ready to become a supernova. Chances are, imidlertid, that it will not explode during our lifetime, but who knows?"

The full results of the Hubble and STELLA studies published today in The Astrofysisk tidsskrift . Observations from STEREO were reported via The Astronomer's Telegram on July 28, 2020.