Wizja artystyczna: pomarańczowa gwiazda o komórkowej powierzchni i mała biała gwiazdka z zakrzywioną, półprzezroczystą smugą gazu.

Radiowa poszlaka towarzysza Betelgezy

Przez /

Betelgeza w świetle radiowym: atmosfera nadolbrzyma i poszlaka obecności towarzysza

Betelgeza, czerwony nadolbrzym na ramieniu Oriona, od lat nie daje astronomom spokoju. Nowe obserwacje radiowe z sieci anten VLA i teleskopu ALMA pokazują, że jej rozciągnięta atmosfera wróciła do normy po Wielkim Przyciemnieniu z przełomu 2019 i 2020 roku. Te same dane są też kolejną poszlaką, że kształt tej atmosfery zmienia się w rytm obiegu towarzysza, którego w obserwacjach radiowych nie widać.

Wizja artystyczna towarzysza Siwarha (po prawej), który porusza się w rozległej atmosferze Betelgezy i ciągnie za sobą smugę gazu. Rozmiary i odległości nie są w skali.
Źródło: NSF/AUI/NSF NRAO/M. Weiss

Gwiazda, która nie jest sama

Betelgeza leży w odległości ok. 220 parseków (ok. 720 lat świetlnych). Znamy ją z nieregularnych zmian jasności: na pulsacje o okresie ok. 400 dni (po Wielkim Przyciemnieniu skrócił się on mniej więcej o połowę) nakłada się wolniejszy cykl, długi na ok. 2100 dni. Jego przyczyny długo nie rozumiano. W latach 2024–2025 dwa niezależne zespoły (Goldberg i współpracownicy oraz MacLeod i współpracownicy) zasugerowały, że odpowiada za niego towarzysz krążący wewnątrz atmosfery olbrzyma. Wstępne bezpośrednie wykrycie w świetle widzialnym zgłosił w 2025 roku zespół Howella. Zespół Miguela Montargèsa uzyskał je później za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu ESO (VLT), na poziomie pewności 6σ.

Towarzysz nosi nazwę Siwarha (po arabsku jej bransoletka), zatwierdzoną przez Międzynarodową Unię Astronomiczną. Krąży w odległości ok. 2,3 promienia Betelgezy, czyli przebiega przez zewnętrzne warstwy nadolbrzyma. Jego dokładna natura wciąż budzi spory. O odkryciu pisałam w artykule Betelgeza ma towarzysza! Hubble śledzi :kilwater: ukrytej gwiazdy.

Siedem częstotliwości, jedna gwiazda

Zespół kierowany przez Lynn Matthews z MIT Haystack Observatory, z udziałem badaczy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Uniwersytetu w Manchesterze i ESO, wykonał obrazy Betelgezy na siedmiu częstotliwościach, od 22 do 485 GHz. Obserwacje z lat 2021–2026 przeprowadzono siecią VLA (22 i 44 GHz) oraz teleskopem ALMA (pozostałe pasma).

Po co tyle zakresów? Fale radiowe o różnej częstotliwości wydobywają się z różnych głębokości: im wyższa częstotliwość, tym bliżej powierzchni gwiazdy. Emisja jest tu optycznie gruba, więc jej jasność, czyli tzw. temperatura jasnościowa, odpowiada średniej temperaturze gazu. Razem pasma tworzą warstwowy przekrój atmosfery.

Trzy wyniki

Atmosfera doszła do siebie. W sierpniu 2019 roku, tuż przed Wielkim Przyciemnieniem (gdy Betelgeza osłabła do najniższej jasności od ponad stulecia obserwacji), temperatura jasnościowa przy 44 GHz była najniższa od trzech dekad. Obecnie przy 22 GHz sięga ok. 3500 K, czyli wartości zbliżonej do temperatury fotosfery. Maksimum temperatury wypada jednak dalej od gwiazdy niż przed 2016 rokiem (co najmniej 2,7 promienia gwiazdy wobec ok. 2,5), co może wskazywać na zmianę rozkładu gęstości. Autorzy zaznaczają, że na tej podstawie nie da się jednoznacznie powiązać tego z Wielkim Przyciemnieniem.

Chłodna warstwa. Najwyższe pasma ALMA zajrzały bliżej powierzchni niż dotychczasowe pomiary. Na ok. 1,2 promienia gwiazdy gaz ma tylko ok. 2200 K, czyli ponad tysiąc kelwinów mniej niż fotosfera. To potwierdza istnienie minimum temperatury między fotosferą a chromosferą. Warstwa ta pokrywa się z tzw. MOLsferą, powłoką gazu molekularnego znaną dotąd z obserwacji w podczerwieni.

Poszlaka obecności towarzysza. Tarcza radiowa Betelgezy jest nieznacznie wydłużona (poniżej 10%), a stopień wydłużenia zmienia się wraz z fazą orbity Siwarhy. Największe, ok. 10%, zmierzono w październiku 2024 roku, gdy towarzysz znajdował się blisko największego oddalenia od gwiazdy na niebie. W kwietniu 2026 roku, gdy według efemerydy miał być blisko zakrycia przez nadolbrzyma, wydłużenie spadło do ok. 1,6%. Samej Siwarhy w radiu nie widać, bo jest zbyt słaba, by ją wykryć.

Dlaczego to ważne i co dalej

Autorzy zachowują ostrożność. Zależność opiera się na niewielu epokach, a część obserwacji ALMA wypadła w niekorzystnej fazie orbity. Zagadką jest też to, że kierunek wydłużenia różni się między pasmami. Może to oznaczać, że różne częstotliwości śledzą różne części przestrzennego śladu gazu, który towarzysz ciągnie za sobą, jak motorówka na jeziorze.

Potrzebne są kolejne pomiary w szerokim zakresie częstotliwości i faz orbity, m.in. w pasmach 9 i 10 ALMA. Z czasem pomogą też przyszłe sieci, takie jak ngVLA czy SKA. Stawka wykracza poza jedną gwiazdę: Betelgeza należy do nielicznych nadolbrzymów, których tarczę da się rozdzielić, a towarzysz oddziałuje na atmosferę blisko obszaru, gdzie powstaje wiatr gwiazdowy. A to właśnie sposób, w jaki takie gwiazdy tracą materię, kształtuje końcowe etapy ich życia.

Źródła

Główne:

Kontekstowe:

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Powiązane wpisy

Przewijanie do góry