Суперџиновска звезда Бетелгез је пуна мистерија – астрономи на прагу решења највеће

Црвенкаста нијанса Бетелгеза може се уочити како светлуца из сазвежђа Орион, које се налази око 650 светлосних година од Земље.

Сјајна звезда је толико велика да би у њу могло да стане више од 400 милиона сунаца. Њена релативна близина и сјај учинили су је омиљеном међу астрономима који посматрају и проучавају еволуцију ове џиновске звезде.

Ипак, упркос томе што је тако добро позната, Бетелгез крије још много тајни – једна од највећих је зашто њен сјај током шестогодишњег циклуса варира и да ли је невидљиви звездани пратилац, назван „Бетелбади“, одговоран за ову варијабилност.

Наговештаји о могућој звезди пратиоцу подељени су у истраживању објављеном прошле године, у којем су научници предложили да се објекат формално назове Сиварха, или „њена наруквица“, арапско име које одговара пратиоцу Бетелгеза, што значи „Рука дива“. („Елгез“ је такође историјски арапски назив сазвежђа Орион.)

Сиварха би вероватно била премала и слаба да би се видела с обзиром на близину Бетелгеза, који се проширио док је сагоревао сав водоник у свом језгру, доводећи га близу краја свог живота.

Сада, посматрања спроведена током последњих осам година открила су ефекте Сивархе на Бетелгезу: никада раније виђен густи траг гаса примећен је како се креће кроз спољашњу атмосферу веће звезде, где Сиварха блиско кружи.

Сивархин траг се појавио непосредно након што је звезда прешла испред Бетелгеза из Земљине перспективе. Астрономи верују да Сиварха заврши једну орбиту око Бетелгеза сваких шест година – отуда и промена сјаја веће звезде сваких шест година. Запажања су укључена у нову студију која је прихваћена за објављивање у часопису Astrophysical Journal.

„То помало изгледа као чамац који се креће кроз воду. Звезда пратилац ствара ефекат таласања у атмосфери Бетелгеза који заправо можемо видети у подацима“, наводи водећа ауторка студије Андреа Дупри, астрофизичарка у Харвард-Смитсонијан центру за астрофизику, у саопштењу.

„Први пут видимо директне знаке овог трага, или трага гаса, што потврђује да Бетелгез заиста има скривеног пратиоца који обликује његов изглед и понашање.“

Уочавање трага

Бетелгез има око 15 пута већу масу од нашег Сунца и 1.400 пута већи у пречнику, објашњава Дупријева, док је Сиварха сићушна и вероватно мања од нашег Сунца.

„Ако бисте поставили Бетелгеза у центар нашег Сунчевог система, површина би се протезала до Јупитера, а врућа атмосфера изнад њега би се протезала најмање шест пута даље. Дакле, пратилац заправо пробија густу атмосферу суперџиновске звезде“, додаје астрофизичарка.

Користећи Хаблов свемирски телескоп, као и земаљске опсерваторије попут опсерваторије Фред Лоренс Випл и опсерваторије Роке де Лос Мучачос, Дупријева и њен тим годинама прати промене у светлости Бетелгеза.

У посматрањима, снимљеним и близу звезде и даље од ње, појавили су се обрасци који су указивали на то да се пратећа звезда вртлогом креће кроз проширену атмосферу Бетелгеза. Тим је забележио промене у брзини и правцу гасова у спољашњој атмосфери велике звезде због поремећаја.

Хабл је омогућио тиму да види како је дубока атмосфера Бетелгеза, или хромосфера, реаговала на кретање Сивархе, док су посматрања са земље открила промене у проширеној атмосфери.

„Оно што сазнајемо из ових најновијих резултата јесте да Сиварха изгледа 'узбуркава' проширену атмосферу Бетелгеза док кружи око ње, остављајући траг који утиче на оно што видимо од самог Бетелгеза“, наводи коаутор студије Морган Маклауд, постдокторски сарадник у теоријској астрофизици и члан Института за теорију и рачунарство у Харвард-Смитсонијан центру за астрофизику.

„Овај траг је доказ Сивархиног присуства и такође је траг како тако мали пратилац може утицати на оно што видимо од Бетелгеза, модулирајући гас и прашину око њега.“

Резултати подржавају открића о Сивархи која су направили Стив Хауел и његов тим 2025. године. Хауел је виши научни истраживач у истраживачком центру НАСА Ејмс у Калифорнији.

Посматрања његовог тима указују да је откривена величина Сивархе такође укључивала већи регион око ње док је пролазила кроз атмосферу Бетелгеза.

„Идеја о неком ширећем плазма трагу који окружује Сиварху изгледа да се слаже са нашим налазом о већем, мрљастом извору, а не само о голој звезданој фотосфери“, напомиње Хауел који није био укључен у нову студију.

Прозори у џиновске звезде

Праћење понашања и варијација Бетелгеза може помоћи астрономима да боље разумеју друге, слабе и удаљене џиновске звезде које је тешко проучавати, истиче Маклауд.

Али последњих година, Бетелгез је бацио астрономима неколико загонетки које су захтевале озбиљан детективски рад да би се решиле.

Од краја 2019. до почетка 2020. године, Бетелгез је толико нагло затамнио да су стручњаци мислили да је звезда на ивици експлозије у супернови. Од догађаја, названог „Велико затамњење“, тимови астронома су утврдили да је звезда избацила велики облак прашине, који је привремено блокирао део њене светлости из Земљине перспективе.

Поред тога, звезда је показала две редовне варијације у луминозности: шестогодишњи период, као и циклус који траје нешто више од годину дана.

Подаци прикупљени током година показали су да се луминозност Бетелгеза мења отприлике сваких 416 дана, постајући слабија, а затим светлија. Утврђено је да је ово пулсирање, које се јавља унутар језгра Бетелгеза, типично за црвене суперџиновске звезде.

Сматрало се да је дужи период од 2.100 дана последица облака прашине, великих конвекцијских ћелија на звезди, магнетне активности или неухватљиве звезде пратиоца која је увек ван оптичког домета телескопа.

У последњој години, докази више истраживачких тимова указали су на то да је разлог присуство Сивархе.

„Са овим новим директним доказом, Бетелгез нам даје место у првом реду да посматрамо како се џиновска звезда мења током времена“, каже Дупри. „Проналажење трага од њеног пратиоца значи да сада можемо да разумемо како се звезде попут ове развијају, одбацују материјал и на крају експлодирају као супернове.“

Дупри је додао да и друге суперџиновске звезде које такође показују сличне обрасце дуге и кратке варијабилности могу имати невидљиве пратиоце.

Џаред Голдберг, истраживач у Центру за рачунарску астрофизику Института Флатирон, верује да су нова запажања важан део слагалице у разумевању шта узрокује шестогодишњу варијабилност Бетелгеза. Голдберг је раније био аутор истраживања о звезди пратиоцу, али није био укључен у ову студију.

Ако астрономи могу да закључе да је периодична варијабилност последица присуства друге звезде, „можемо успоставити директне везе са физиком која стоји иза формирања и еволуције и звезда и планета“, додаје Голдберг.

Тим такође ради на хидродинамичким моделима како би утврдио како се траг формира иза Сивархе и реконструисао како то утиче на сјај Бетелгеза, рекао је Маклауд.

Хидродинамичка анализа би пружила виталне информације потребне за тумачење нових запажања, као што је шта очекивати од кретања пратиоца величине Сунца који се креће кроз спољашњу атмосферу огромног црвеног суперџина, рекао је Едвард Гинан, професор астрономије и астрофизике на Универзитету Виланова у Пенсилванији. Гинан је проучавао Бетелгеза, али није био укључен у ново истраживање.

Неизвесна будућност Сивархе

Са Сивархом у тако непосредној близини Бетелгеза, каква је судбина мање звезде?

Маклауд верује да се Сиварха све више приближава свом масивном пратиоцу због гравитационих сила, што би могло довести до спајања у року од 9.000 година.

„Мислимо да би се звезде могле спојити чак и пре него што Бетелгез постане супернова“, сматра Маклауд. „Ово би избацило мало гаса, завртело Бетелгез и потенцијално утицало на особине евентуалне супернове.“

На основу прорачуна астронома, Сиварха се сада налази на другој страни Бетелгеза у односу на Земљине телескопе, али се очекује да ће се појавити у видокругу 2027. године.

„Даља откривања ће омогућити прецизније одређивање њене орбите и тиме дати бољу масу Сивархе, помажући у објашњењу еволуције бинарног система, брзе ротације Бетелгеза и будућности две звезде“, рекао је Хауел.

Више тимова се нада да ће пронаћи начин да оптички детектују Сиварху.

„Виђење пратиоца биће ултимативни доказ његовог имплицитног постојања“, каже Гинан. „Једва чекам.“