Betelgeuse își schimbă forma în ritmul lui Siwarha, steaua care orbitează în interiorul ei

Betelgeuse, supergiganta roșie care marchează umărul constelației Orion, nu este perfect rotundă, iar gradul în care se abate de la această formă pare să țină ritmul cu o a doua stea. Noi hărți radio arată că atmosfera exterioară a giganticei stele se alungește într-un oval discret atunci când însoțitoarea sa, Siwarha, ajunge la cea mai mare depărtare față de stea, apoi revine spre forma circulară când însoțitoarea trece prin fața ei sau în spatele ei.

Acest tipar este remarcabil deoarece Siwarha nu orbitează Betelgeuse de la o distanță sigură. Ea traversează atmosfera extinsă a giganticei stele, la puțin peste de două ori raza acesteia față de centru, astfel că schimbarea formei seamănă cu undele de pe un iaz care trădează ceva ce se mișcă sub suprafață. „Această însoțitoare orbitează atât de aproape de stea, încât trece efectiv prin atmosfera sa extinsă”, a declarat Lynn Matthews, de la MIT Haystack Observatory, care a condus studiul.

Aceleași observații aduc și un al doilea rezultat. Atmosfera și-a revenit în mare măsură după Marea Atenuare, episodul în care Betelgeuse a ajuns la cea mai slabă strălucire din peste un secol de înregistrări. Gazul care devenise neobișnuit de rece chiar înainte de atenuare strălucește acum la circa 3.500 kelvini, aproape de temperatura suprafeței vizibile a stelei.

Betelgeuse este una dintre cele mai apropiate două supergigante roșii, o stea masivă aflată în ultimele etape ale vieții sale, care într-o zi va exploda ca supernovă. Felul în care astfel de stele își pierd straturile exterioare înainte ca acest lucru să se întâmple modelează norul pe care îl lasă în urmă, iar o însoțitoare care străbate aceste straturi reprezintă un element nou în această poveste.

Cum le permit undele radio astronomilor să disece atmosfera unei stele

Echipa, din care au făcut parte cercetători de la Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, University of Manchester și European Southern Observatory, a combinat două instrumente. Very Large Array din New Mexico a acoperit frecvențele mai joase, iar ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array din Chile, pe cele mai înalte. Împreună, acestea au observat Betelgeuse la șapte frecvențe, între 22 și 485 gigaherți, în campanii desfășurate între 2021 și 2026.

Fiecare frecvență provine de la o adâncime diferită. Frecvențele mai înalte surprind gazul mai apropiat de suprafața vizibilă, cele mai joase surprind straturile mai îndepărtate, astfel că setul construiește o imagine strat cu strat a atmosferei, de imediat deasupra suprafeței până la de câteva ori raza stelei. Betelgeuse este una dintre cele mai mari stele de pe cer ca dimensiune aparentă, astfel încât ambele rețele o disting ca disc, nu ca punct. „Combinația dintre datele incredibile de la NSF VLA și ALMA ne-a oferit aici un rezultat convingător”, a spus Matthews. „Faptul că putem utiliza aceste instalații pentru a distinge efectiv discurile stelelor apropiate este extraordinar.”

Pentru fiecare imagine, echipa a ajustat un disc eliptic și i-a înregistrat dimensiunea, orientarea, temperatura de strălucire și elipticitatea, o măsură a gradului în care forma se îndepărtează de un cerc. Apoi au comparat aceste elipticități cu poziția estimată a însoțitoarei, preluată dintr-o orbită publicată, și au adăugat trei măsurători anterioare din alte studii radio.

Au avut puține alternative la căutarea indirectă a lui Siwarha. Presupunând o stea cu o rază de circa două ori mai mare decât cea a Soarelui și cu aproximativ 12.000 kelvini, propria sa emisie radio la 44 gigaherți ar fi de circa 0,1 microjansky, de peste zece ori prea slabă pentru a fi detectată într-un timp de observație plauzibil. Chiar și în benzile ALMA cele mai înalte, unde ar fi mai luminoasă, ea rămâne sub nivelul de zgomot din imagini. În timpul acelor observații ALMA, însoțitoarea se afla și aproape chiar în fața stelei, la numai circa 23 de milisecunde de arc de centrul acesteia.

Un strat mai rece, un înveliș mai fierbinte și o stea revenită la normal

Cu câteva luni înainte de Marea Atenuare, un studiu condus de Matthews a constatat că atmosfera lui Betelgeuse, la 44 gigaherți, avea cea mai scăzută temperatură de strălucire din ultimii 30 de ani, semn că o undă de șoc provenită din convecția adâncă din stea perturbaseră gazul exterior. Steaua a ejectat ulterior material care a format praf și ne-a blocat parțial vederea asupra ei.

Noile măsurători arată că aceste temperaturi au revenit în intervalul observațiilor radio realizate de-a lungul ultimelor aproximativ trei decenii. La 22 gigaherți, gazul atinge circa 3.500 kelvini la aproximativ 2,7 ori raza stelei, comparabil cu temperatura suprafeței, între 3.476 și 3.650 kelvini. Acest maxim de temperatură se află acum mai departe decât în măsurătorile realizate înainte de 2016, ceea ce autorii interpretează ca o posibilă schimbare în felul în care densitatea atmosferei scade odată cu altitudinea.

Mai aproape de interior, datele ALMA la cele mai înalte frecvențe, care ajung mai aproape de suprafață decât orice măsurătoare radio anterioară, au identificat gaz la circa 2.200 kelvini, la 1,2 ori raza stelei. Aceasta înseamnă cu peste 1.000 de grade mai rece decât suprafața vizibilă și confirmă un minim de temperatură suspectat de multă vreme între suprafață și cromosfera mai fierbinte de deasupra ei. Stratul rece se aliniază cu MOLsphere, un înveliș de gaz molecular dedus din observații în infraroșu. La fiecare frecvență, temperaturile radio sunt, de asemenea, mai mici decât cele deduse din lumina ultravioletă la aceleași altitudini, ceea ce indică gaz rece amestecat cu materialul fierbinte din cromosferă.

Pentru o idee a scării, Betelgeuse se întinde pe circa 44 de milisecunde de arc pe cer. Dacă ar fi plasată în locul Soarelui, suprafața sa vizibilă ar ajunge dincolo de orbita lui Marte.

O însoțitoare a cărei identificare a durat decenii

Betelgeuse s-a luminat și s-a estompat de multă vreme în două ritmuri, unul de circa 400 de zile și unul mai lent, de aproximativ 2.100 de zile, aproape șase ani, a cărui cauză a rămas neclară. Două studii independente au concluzionat că ciclul lent provine de la o însoțitoare care orbitează în interiorul atmosferei extinse, la circa 2,3 ori raza stelei. O echipă de imagistică speckle a raportat apoi o detectare provizorie și a numit-o Siwarha, termen arab pentru „brățara ei”, o aluzie la propriul nume al lui Betelgeuse, „mâna lui al-Jawza”. Numele este acum oficial la Uniunea Astronomică Internațională.

Au urmat și alte dovezi. Spectrele ultraviolete de la Hubble Space Telescope au arătat forme ale liniilor și viteze care urmăresc orbita însoțitoarei, interpretate de autorii lor drept o urmă lăsată în spatele acesteia. Cea mai puternică confirmare a venit din imagistica directă cu instrumentul SPHERE de pe Very Large Telescope al ESO, care a detectat însoțitoarea în poziția estimată. Rezultatul radio adaugă un alt tip de semnătură: efectul însoțitoarei asupra formei giganticei stele însăși.

Ce nu stabilesc hărțile radio

Elipticitatea este mică în fiecare bandă și în fiecare epocă de observație, iar tendința se bazează pe un număr limitat de observații dispersate de-a lungul orbitei. Autorii descriu rezultatul ca fiind compatibil cu perturbații periodice produse de însoțitoare, nu ca pe o dovadă, și afirmă că sunt necesare mai multe epoci de observație, care să acopere o gamă mai largă de frecvențe și faze orbitale, pentru a-l confirma.

Există și o enigmă în date. Elipticitatea urmărește însoțitoarea la toate frecvențele, însă orientarea ovalului cel mai bine ajustat nu concordă între ele. Benzile ALMA cele mai înalte îi plasează axa lungă între 31 și 47 de grade, cele două benzi ALMA inferioare la circa 140 de grade, iar VLA la aproximativ 90 până la 120 de grade. O explicație posibilă este că fiecare frecvență eșantionează o secțiune diferită a unei perturbații tridimensionale, precum urma propusă pe baza datelor Hubble, însă acest lucru rămâne de testat.

Echipa a căutat, de asemenea, în imagini pete luminoase sau asimetrii în apropierea poziției estimate a însoțitoarei și nu a găsit nimic ce să poată fi legat neechivoc de ea, parțial din cauza rezoluției modeste la unele frecvențe și a poziției incomode a însoțitoarei în timpul observațiilor cu cea mai mare claritate. Natura lui Siwarha însuși, inclusiv masa și tipul său, este încă dezbătută. Dacă se va dovedi a fi o stea tânără, cu erupții, ar putea produce emisie radio variabilă la frecvențe mai joase, în jur de 5 până la 10 gigaherți, pe care aceste observații nu le-au acoperit.

Întrebări frecvente despre Betelgeuse și Siwarha

Ce este Siwarha?

Siwarha este steaua însoțitoare a lui Betelgeuse. Ea orbitează în interiorul atmosferei extinse a supergigantei roșii, la circa 2,3 ori raza stelei, și finalizează o orbită aproximativ la fiecare 2.100 de zile. Numele său înseamnă „brățara ei” în arabă și este acum o denumire oficială IAU.

Și-a revenit Betelgeuse după Marea Atenuare?

La lungimi de undă radio, în mare parte da. Temperatura de strălucire la 22 și 44 gigaherți, care atinsese un minim al ultimilor 30 de ani chiar înainte de atenuare, a revenit în intervalul măsurat de-a lungul ultimelor aproximativ trei decenii. Atenuarea propriu-zisă, de la sfârșitul lui 2019 și începutul lui 2020, a lăsat Betelgeuse la cea mai slabă strălucire din peste un secol de înregistrări.

Este Betelgeuse pe punctul de a exploda?

Nimic din acest studiu nu indică o supernovă iminentă. Betelgeuse este o supergigantă roșie aflată în ultimele etape ale vieții sale și este de așteptat să explodeze într-o zi, însă aceste observații urmăresc comportamentul atmosferei sale exterioare, nu starea nucleului său.

Cât de departe se află Betelgeuse?

Estimările diferă. Acest studiu adoptă o distanță de circa 222 parseci, aproximativ 720 de ani-lumină, în timp ce alte cifre des citate plasează steaua mai aproape, la circa 650 de ani-lumină. În orice caz, este una dintre cele mai apropiate două supergigante roșii de Pământ.

Ce urmează

Lucrarea a fost publicată în The Astronomical Journal în septembrie 2026, iar National Radio Astronomy Observatory a anunțat rezultatele pe 27 octombrie. În tabelul orbital al echipei, însoțitoarea trecuse puțin de partea îndepărtată a stelei în aprilie 2026 și se îndrepta înapoi către următorul său punct de separare maximă, genul de moment în care efectul oval ar trebui să se vadă cel mai clar. Autorii își doresc noi epoci de observație la mai multe frecvențe și faze orbitale și se așteaptă ca Square Kilometre Array și Next Generation Very Large Array să transforme astfel de măsurători într-o practică obișnuită. Până atunci, singura modalitate de a urmări Siwarha în lumină radio este să privim cum Betelgeuse își schimbă forma.

Referință: Matthews et al., „New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae953d

Etichete: știri, astronomie, ALMA, Betelgeuse, Siwarha, stele binare