octubre 27, 2021

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Un punto frío y un eructo estelar llevaron a un extraño apagón de Betelgeuse

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Gracias a un nuevo estudio realizado con telescopios de ESO, ahora sabemos que la caída de brillo en Betelgeuse fue el resultado de un “velo polvoriento” formado a partir del material que emergió de la estrella. Crédito: ESO / L. Sidewalk.

En diciembre de 2019, los astrónomos notaron una atenuación extraña y dramática a la luz de betelgeuse, una estrella roja brillante en la constelación de Orión. Les intrigó el fenómeno y se preguntaron si era una señal de que la estrella estaba a punto de convertirse en supernova. Varios meses después, redujeron las explicaciones más probables a dos: un punto frío de corta duración en la superficie sur de la estrella (similar a una mancha solar) o un grupo de polvo que hace que la estrella parezca más oscura para los observadores en la Tierra. Ahora tenemos nuestra respuesta, de acuerdo con un nuevo rol publicado en la revista Nature. El polvo es el principal culpable, pero está vinculado a la breve aparición de un punto frío.

Como John Timmer de Ars reportado el año pasadoBetelgeuse es una de las estrellas masivas más cercanas a la Tierra, a unos 700 años luz de distancia. Es una estrella vieja que ha alcanzado la etapa en la que brilla con un rojo apagado y se expande, con el núcleo caliente que solo tiene un tenue control gravitacional en sus capas externas. La estrella tiene algo similar a un latido del corazón, aunque extremadamente lento e irregular. Con el tiempo, la estrella pasa por períodos en los que su superficie se expande y luego se contrae.

Uno de estos ciclos es bastante regular y tarda poco más de cinco años en completarse. En capas es un ciclo más corto e irregular que tarda menos de un año a 1,5 años en completarse. Si bien son fáciles de rastrear con telescopios terrestres, estos cambios no causan el tipo de cambios radicales en la luz de la estrella que explicarían los cambios observados durante el evento de oscurecimiento.

A finales de 2019, Betelgeuse se había oscurecido tanto que la diferencia era visible a simple vista. La atenuación persistió, disminuyendo el brillo en un 35 por ciento a mediados de febrero, antes de volver a iluminarse en abril de 2020.

Los telescopios dirigidos al gigante pudieron determinar que, en lugar de una caída uniforme y ordenada de la luminancia, la atenuación de Betelgeuse estaba distribuido de manera desigual, lo que le da a la estrella una forma extraña y plana cuando se ve desde la Tierra. Esto generó muchas preguntas sobre lo que le estaba sucediendo al gigante, y algunos expertos especularon que, debido al tamaño y la vejez de Betelgeuse, el extraño comportamiento era una señal de que se estaba formando una supernova.

A mediados de 2020, los astrónomos cambiaron de opinión. Un equipo internacional de observadores apuntó el telescopio espacial Hubble a Betelgeuse antes, durante y después del apagón. Combinados con algunas observaciones terrestres oportunas, estos datos ultravioleta indicaron que un gran eructo que formó una nube de polvo cerca de la estrella pudo haber causado que la estrella se oscureciera.

“Con Hubble, pudimos ver el material a medida que abandonaba la superficie de la estrella y se movía a través de la atmósfera, antes de que se formara el polvo que hacía que la estrella pareciera oscurecerse”. dijo Andrea Dupree, astrónomo del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica que hizo estas observaciones. También es coautora del nuevo artículo.

Ampliar / Estas imágenes, tomadas con el instrumento SPHERE en el Very Large Telescope de ESO, muestran la superficie de la estrella supergigante roja Betelgeuse durante su oscurecimiento sin precedentes. La imagen de la izquierda, tomada en enero de 2019, muestra la estrella con su brillo normal. Las imágenes restantes, de diciembre de 2019, enero de 2020 y marzo de 2020, se tomaron cuando el brillo de la estrella disminuyó visiblemente.

ESO / M. Montargès et al.

Los hallazgos del año pasado mostraron que una capa externa de la estrella, llamada fotosfera, comenzó a acelerarse de manera desigual hacia afuera antes de que Betelgeuse comenzara a oscurecerse. En su punto máximo, la fotosfera se movía a unos 7 kilómetros por segundo, invirtiendo el impulso hacia afuera a medida que el oscurecimiento de la estrella se hacía más dramático.

Dupree y sus colegas sugirieron que a medida que la estrella se expandía en uno de sus ciclos habituales, una parte de la superficie se aceleraba mucho más rápido, gracias a una celda de convección que viajaba desde el interior de la estrella hasta su superficie. Estos dos eventos combinados empujaron suficiente material lo suficientemente lejos de la estrella para que se enfriara, formando polvo de estrellas. Este polvo puede explicar el oscurecimiento.

El nuevo artículo de Nature amplía estas observaciones anteriores debido a las imágenes capturadas por el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en enero y marzo de 2020. “Por primera vez, vimos la aparición de una estrella cambiante en tiempo real en una escala de semanas ” dijo el coautor Miguel Montargès, del Observatoire de Paris, Francia, y KU Leuven, Bélgica.

Estas imágenes, combinadas con observaciones anteriores en enero y diciembre de 2019, permitieron a los astrónomos presenciar directamente la formación de polvo de estrellas, coincidiendo con las observaciones de Dupree y sus colegas el año pasado. El equipo de ESO concluyó que una burbuja de gas fue expulsada y empujada más hacia afuera por la pulsación de la estrella. Cuando apareció en la superficie un punto frío causado por convección, la disminución de la temperatura local fue suficiente para condensar los elementos más pesados ​​(como el silicio) en polvo sólido, formando un velo polvoriento que oscureció el brillo de la estrella en su hemisferio sur. Los astrónomos especulan que una expulsión similar de polvo de estrellas frías podría terminar convirtiéndose en bloques de construcción para planetas.

El equipo de ESO no encontró pruebas que respalden la inminente hipótesis de la supernova. “La falta de una conclusión explosiva puede parecer decepcionante, pero [these] los resultados van más allá de explicar un breve parpadeo de una estrella cercana “, escribió la astrónoma de la Universidad de Washington Emily Levesque (que no es coautora) en un comentario de Nature. Ella plantea la posibilidad de que otras supergigantes rojas también muestren signos de atenuación” Siguiente -Instalaciones de generación enfocadas en monitorear la luz de las estrellas a lo largo del tiempo, o estudiar la firma del polvo en el espectro infrarrojo de las estrellas, pueden ser invaluables para expandir las lecciones aprendidas aquí. “

Una de esas instalaciones de próxima generación es la de ESO Telescopio extremadamente grande (ELT), programado para alcanzar la primera luz en 2026. “Con la capacidad de lograr resoluciones espaciales incomparables, el ELT nos permitirá obtener imágenes directas de Betelgeuse con un detalle notable”. dijo la coautora Emily Cannon de KU Leuven. “También ampliará significativamente la muestra de supergigantes rojas para las que podemos resolver la superficie a través de imágenes directas, ayudándonos a desentrañar aún más los misterios detrás de los vientos de estas estrellas masivas”.

DOI: Naturaleza, 2021. 10.1038 / s41586-021-03546-8 (Acerca de DOS)

Esta animación combina cuatro imágenes reales de la estrella supergigante roja Betelgeuse, la primera tomada en enero de 2019 y las otras tomadas en diciembre de 2019, enero de 2020 y marzo de 2020, durante el oscurecimiento sin precedentes de la estrella.

Imagen de listado de ESO / M. Montargès et al.

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