Záhadný pokles jasnosti hvězdy Betelgeuse vysvětlen

ESO 009/21 tisková zpráva

Když na konci roku 2019 a na začátku roku 2020 viditelně zeslábla jasná oranžová hvězda Betelgeuse ze známého souhvězdí Orion, byli vědci v rozpacích. Astronomové nyní zveřejnili nové snímky této hvězdy pořízené dalekohledem ESO/VLT na Observatoři Paranal, které dokumentují, jak se její jasnost měnila. Provedený výzkum odhalil, že hvězda byla částečně zakryta oblakem prachu. Podařilo se tak vyřešit záhadu ‚Velkého pohasnutí Betelgeuse‘.

Pokles jasnosti Betelgeuse na konci roku 2019 byl dobře patrný i volným okem, proto Miguel Montargès a jeho kolegové zamířili na tuto hvězdu dalekohled ESO/VLT (Very Large Telescope). Snímek pořízený v prosinci 2019, při srovnání s předchozím záběrem z ledna téhož roku, jasně ukázal, že povrch hvězdy je především na jižní polokouli výrazně temnější. Astronomové si však nebyli jistí proč.   

Členové týmu ve svém pozorování pokračovali, v lednu a březnu 2020 pořídili další dvojici dosud nepublikovaných záběrů. Během dubna 2020 se hvězda vrátila ke své normální jasnosti.  

„Změnu vzhledu hvězdy jsme sledovali doslova v reálném čase, během několika týdnů,“ říká Miguel Montargès (Observatoire de Paris, Francie; KU Leuven, Belgie). Zveřejněné snímky jsou jedinými detailními záběry, které dokumentují změny jasnosti na disku Betelgeuse v čase.

V nové studii publikované v časopise Nature vědci popisují, že záhadné slábnutí Betelgeuse způsobilo zastínění hvězdy závojem prachu, který se vytvořil následkem poklesu teploty v její atmosféře.  

Povrchové vrstvy Betelgeuse procházejí neustálými změnami, obrovské bubliny horkého plynu se pohybují z nitra hvězdy, vzdouvají se a zase ustupují. Členové týmu dospěli k závěru, že krátce před výrazným slábnutím hvězda vyvrhla velký oblak plynu pohybující se směrem pryč. Když následně část povrchu ochladla, teplota poklesna natolik, že některé dosud plynné složky zkondenzovaly do podoby pevných prachových částic. 

„Prožili jsme období formování hvězdného prachu,“ upozorňuje Miguel Montargès, jehož studie poskytla důkazy, že ke vzniku prachových částic může docházet velmi rychle a v blízkosti samotného povrchu hvězdy. „Prach produkovaný chladnými hvězdami v pokročilém stádiu vývoje, jak jsme pozorovali v tomto případě, se může stát základním stavebním kamenem terestrických planet a také života,“ dodává spoluautorka studie Emily Cannon (KU Leuven).      

V době slábnutí Betelgeuse se objevily dokonce spekulace, že by se nemuselo jednat pouze o následek uvolnění prachu, ale o signál blížícího se zániku hvězdy v podobě působivé exploze supernovy. Supernova v naší Galaxii byla naposledy pozorována na začátku 17. století, takže současní astronomové si zdaleka nejsou jistí tím, co očekávat od hvězdy směřující k takovému výbuchu. Tato nová práce však potvrdila, že ‚Velké pohasnutí Betelgeuse‘ nebylo časnou známkou blížícího se dramatického konce jejího života.   

„Zažít slábnutí takto nápadné hvězdy bylo vzrušující nejen pro profesionální, ale i amatérské astronomy“, shrnuje Emily Cannon. „Když se podíváte na hvězdnou oblohu, myslíte si, že ty drobné mihotavé tečky jsou věčné a neměnné. Pokles jasnosti Betelgeuse tuto iluzi narušuje.“

Snímky pořízené přístrojem SPHERE na dalekohledu ESO/VLT zachycují povrchové vrstvy rudého veleobra Betelgeuse během období výrazného snížení jasnosti na konci roku 2019 a začátku roku 2020. Snímek úplně vlevo byl pořízen v lednu 2019 a zachycuje hvězdu při běžné jasnosti, ostatní záběry z prosince 2019, ledna 2020 a března 2020 byly pořízeny v době, kdy jasnost hvězdy výrazně poklesla (tento pokles je dobře patrný především na jižní polokouli hvězdy). Jasnost Betelgeuse se vrátila k normálu v dubnu 2020.

K přímému zobrazení povrchu Betelgeuse astronomové použili přístroj SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch), který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT, a hvězdu během poklesu jasnosti monitorovali také pomocí zařízení GRAVITY pro interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer). „Dalekohledy ESO na Observatoři Paranal v chilské poušti Atacama byly důležitým diagnostickým nástrojem, který pomohl odhalit skutečnou příčinu slábnutí Betelgeuse,” říká Emily Cannon. „Hvězdu jsme nepozorovali jako bodový zdroj, ale byli jsme schopni zaznamenat detaily na jejím povrchu a monitorovat jejich změny během úkazu,“ dodává Miguel Montargès.   

Autoři práce s napětím očekávají, jaké informace o evoluci rudého veleobra Betelgeuse přinese budoucnost astronomické techniky, především zprovoznění dalekohledu ESO/ELT (Extremely Large Telescope). "Zatím nedosažitelné úhlové rozlišení, jaké nabídne budovaný dalekohledu ELT, nám umožní zobrazit povrch Betelgeuse v mimořádných detailech," upozorňuje Emily Cannon. "Zároveň se rozšíří vzorek superobřích hvězd, u kterých bude možné povrchové struktury zobrazit, což nám pomůže odhalovat další tajemství skrytá ve hvězdném větru těchto hmotných hvězd."

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming” (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03546-8) publikovaném ve vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: M. Montargès (LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris Francie [LESIA] a Institute of Astronomy, KU Leuven, Belgie [KU Leuven]), E. Cannon (KU Leuven), E. Lagadec (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, Francie [OCA]), A. de Koter (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nizozemí a KU Leuven), P. Kervella (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [MPIA] a Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexiko), C. Paladini (European Southern Observatory, Santiago, Chile [ESO-Chile]), F. Cantalloube (MPIA), L. Decin (KU Leuven a School of Chemistry, University of Leeds, UK), P. Scicluna (ESO-Chile), K. Kravchenko (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Německo), A. K. Dupree (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA), S. Ridgway (NSF’s NOIRLab, Tucson, AZ, USA), M. Wittkowski (European Southern Observatory, Garching bei Munchen, Německo [ESO-Garching]), N. Anugu (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, AZ, USA a School of Physics and Astronomy, University of Exeter, UK [Exeter]), R. Norris (Physics Department, New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, USA), G. Rau (NASA Goddard Space Flight Center, Exoplanets & Stellar Astrophysics Laboratory, Greenbelt, MD, USA [NASA Goddard] a Department of Physics, Catholic University of America, Washington, DC USA), G. Perrin (LESIA), A. Chiavassa (OCA), S. Kraus (Exeter), J. D. Monnier (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA [Michigan]), F. Millour (OCA), J.-B. Le Bouquin (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francie a Michigan), X. Haubois (ESO-Chile), B. Lopez (OCA), P. Stee (OCA) a W. Danchi (NASA Goddard).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• příspěvky na blogu Nature Communities
• snímky dalekohledu VLT a interferometru VLTI
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org;

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Miguel Montargès; LESIA, Observatoire de Paris, PSL University; Paris, France; Tel.: +33 (0)1 45 07 76 95; Email: miguel.montarges@observatoiredeparis.psl.eu

Emily Cannon; Institute of Astronomy, KU Leuven; Leuven, Belgium; Email: emily.cannon@kuleuven.be

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org