• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Dimming Betelgeuse är sannolikt inte kall, bara dammigt, visar ny studie

    Observationer av stjärnan Betelgeuse tagna av ESO:s Very Large Telescope i januari och december 2019, som visar stjärnans kraftiga nedtoning. Kredit:ESO/M. Montargès et al.

    I slutet av förra året, nyheten kom att stjärnan Betelgeuse bleknade avsevärt, slutligen sjunka till cirka 40 % av sin vanliga ljusstyrka. Aktiviteten underblåste populära spekulationer om att den röda superjätten snart skulle explodera som en massiv supernova.

    Men astronomer har mer godartade teorier för att förklara stjärnans dämpningsbeteende. Och forskare vid University of Washington och Lowell Observatory tror att de har stöd för en av dem:Betelgeuse dimper inte för att den håller på att explodera – den är bara dammig.

    I ett papper accepterat att Astrofysiska tidskriftsbrev och publicerad på preprint-webbplatsen arXiv, Emily Levesque, en UW docent i astronomi, och Philip Massey, en astronom med Lowell Observatory, rapportera att observationer av Betelgeuse tagna den 14 februari vid Flagstaff, Arizona, observatoriet tillät dem att beräkna stjärnans genomsnittliga yttemperatur. De upptäckte att Betelgeuse är betydligt varmare än väntat om den senaste nedtoningen orsakades av en kylning av stjärnans yta.

    De nya beräkningarna ger stöd till teorin att Betelgeuse - som många röda superjättestjärnor är benägna att göra - sannolikt har slängt bort en del material från dess yttre lager.

    "Vi ser detta hela tiden i röda superjättar, och det är en normal del av deras livscykel, " sa Levesque. "Röda superjättar kommer då och då att kasta bort material från sina ytor, som kommer att kondensera runt stjärnan som damm. När det svalnar och försvinner, dammkornen kommer att absorbera en del av ljuset som är på väg mot oss och blockera vår sikt."

    En bild av Betelgeuse tagen 2017 av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, visar troliga konvektionsceller vid ytan. Kredit:ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/E. O'Gorman/P. Kervella

    Det är fortfarande sant:Astronomer förväntar sig att Betelgeuse kommer att explodera som en supernova inom de närmaste 100, 000 år när dess kärna kollapsar. Men stjärnan slocknar, som började i oktober, var inte nödvändigtvis ett tecken på en förestående supernova, enligt Massey.

    En teori var att nybildat damm absorberade en del av Betelgeuses ljus. En annan menade att enorma konvektionsceller inom Betelgeuse hade dragit upp hett material till sin yta, där det hade svalnat innan det föll tillbaka in i det inre.

    "Ett enkelt sätt att skilja mellan dessa möjligheter är att bestämma den effektiva yttemperaturen hos Betelgeuse, sa Massey.

    Att mäta en stjärnas temperatur är ingen enkel uppgift. Forskare kan inte bara rikta en termometer mot en stjärna och få en avläsning. Men genom att titta på spektrumet av ljus som kommer från en stjärna, astronomer kan beräkna dess temperatur.

    "Emily och jag hade varit i kontakt om Betelgeuse, och vi var båda överens om att det självklara att göra var att få ett spektrum, " sa Massey. "Jag hade redan observerat tid planerad på 4,3-meters Lowell Discovery Telescope, och jag visste att om jag lekte lite skulle jag kunna få ett bra spektrum trots att Betelgeuse fortfarande är en av de ljusaste stjärnorna på himlen."

    En bild i synligt ljus av VY Canis Majoris, en röd superjättestjärna som till stor del är skymd av damm, tagen 2005. Kredit:NASA/ESA/R. Humphreys/University of Minnesota

    Ljuset från ljusa stjärnor är ofta för starkt för ett detaljerat spektrum, men Massey använde ett filter som effektivt "dämpade" signalen så att de kunde bryta spektrumet för en speciell signatur:absorbansen av ljus av molekyler av titanoxid.

    Titanoxid kan bildas och ackumuleras i de övre lagren av stora, relativt coola stjärnor som Betelgeuse, enligt Levesque. Det absorberar vissa våglängder av ljus, lämnar tydliga "scoops" i spektrumet av röda superjättar som forskare kan använda för att bestämma stjärnans yttemperatur.

    Genom deras beräkningar, Betelgeuses genomsnittliga yttemperatur den 14 februari var cirka 3, 325 grader Celsius, eller 6, 017 F. Det är bara 50-100 grader Celsius svalare än temperaturen som ett lag – inklusive Massey och Levesque – hade beräknat som Betelgeuses yttemperatur 2004, år innan dess dramatiska nedtoning började.

    Dessa fynd kastar tvivel om att Betelgeuse dämpar eftersom en av stjärnans massiva konvektionsceller hade fört het gas från det inre till ytan, där det hade svalnat. Många stjärnor har dessa konvektionsceller, inklusive vår egen sol. De liknar ytan på en kastrull med kokande vatten, sa Levesque. Men medan konvektionscellerna på vår sol är många och relativt små - ungefär lika stora som Texas eller Mexiko - röda superjättar som Betelgeuse, som är större, svalare och har svagare gravitation, sport bara tre eller fyra massiva konvektionsceller som sträcker sig över mycket av deras ytor.

    Om en av dessa massiva celler hade stigit till Betelgeuses yta, Levesque och Massey skulle ha registrerat en betydligt större temperaturminskning än vad de ser mellan 2004 och 2020.

    En simulering av gigantiska konvektionsceller på en hypotetisk röd superjättestjärna. Kredit:Bernd Freytag/Uppsala universitet

    "En jämförelse med vårt spektrum från 2004 visade direkt att temperaturen inte hade förändrats nämnvärt, sade Massey. Vi visste att svaret måste vara damm.

    Astronomer har observerat moln av damm runt andra röda superjättar, och ytterligare observationer kan avslöja liknande röran runt Betelgeuse.

    Under de senaste veckorna, Betelgeuse har faktiskt börjat ljusna igen, om än något. Även om den senaste nedtoningen inte var en indikation på att stjärnan snart skulle explodera, till Levesque och Massey, det är ingen anledning att sluta leta.

    "Röda superjättar är mycket dynamiska stjärnor, " sa Levesque. "Ju mer vi kan lära oss om deras normala beteende - temperaturfluktuationer, damm, konvektionsceller – desto bättre kan vi förstå dem och känna igen när något verkligen är unikt, som en supernova, kan hända."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com