Fianco a fianco le foto di Betelgeuse scattate con la stessa esposizione nelle stesse condizioni mostrano come la sua luminosità è cambiata drasticamente. La foto a sinistra è stata fatta nel febbraio. 2016, quello a destra il 31 dicembre 2019 quando la stella si stava avvicinando al minimo profondo.,
Per gentile concessione di Brian Ottum e EarthSky

All’inizio di quest’anno, furore ha circondato Betelgeuse — la stella era “svenuta”, oscurando più del previsto nel suo solito ciclo di cambiamenti di luminosità, portando alcuni al punto da suggerire che la stella potrebbe diventare supernova a breve. Ma anche se gli astronomi iniziano a capire il comportamento inaspettato del gigante rosso, stanno ancora lottando per capire le sue proprietà di base, vale a dire le sue dimensioni e la distanza.,

Meridith Joyce (Australian National University) e colleghi hanno riportato sulla rivista Astrophysical Journal (arXiv preprint disponibile qui) che Betelgeuse è in realtà più piccolo, e quindi più vicino, di quanto si pensasse in precedenza. Non tutti sono d’accordo con i risultati. Tuttavia, lo studio rappresenta un nuovo — e necessario-approccio verso la comprensione di questo gigante enigmatico.

La canzone di Betelgeuse

Come stella gigante rossa, Betelgeuse non è abbastanza stabile. Ha esaurito l’idrogeno per fondersi nel suo nucleo e si basa sulla fusione dell’elio per tenere a bada il collasso gravitazionale., Mentre lo fa, le onde di pressione (cioè le onde sonore) si muovono attraverso la stella in modo che pulsa lentamente: la stella si gonfia, si contrae e si gonfia di nuovo. Tali impulsi possono aiutare gli astronomi ad “ascoltare” la struttura interna di una stella, fornendo una vista che altrimenti non vedremmo mai.

Questa illustrazione mostra come la pressione / onde sonore si propagano in una stella dopo riflessione dalla superficie. (Anche le onde in modalità gravità si propagano internamente.) La misurazione di queste pulsazioni può quindi far luce sull’interno e sulle dimensioni della stella.,
IAC

Utilizzando i dati storici raccolti da astronomi dilettanti dell’American Association of Variable Star Observers, così come le osservazioni d’archivio da un imager a bordo della sonda Coriolis, il team di Joyce ha assemblato una curva di luce che mostra come la luminosità di Betelgeuse varia nel tempo.

“Nel caso di Betelgeuse e T UMi lo scorso anno, avere più di 100 anni di dati visivi è stato fondamentale”, spiega Joyce. Il suo team è stato in grado di identificare una pulsazione con un periodo di 185 giorni., Se potessimo sentire il canto di questa stella pulsante, questo ciclo di 185 giorni sarebbe il primo tono, una pulsazione che si verifica negli strati esterni della stella su una frequenza di risonanza.

Inserendo questa tonalità in una simulazione al computer chiamata Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA), Joyce modellò gli strati esterni di Betelgeuse, usando il ritmo di rigonfiamento e contrazione della stella per determinare la sua circonferenza: tra 702 e 880 volte il diametro del Sole. È enorme, ma è più piccolo di quanto pensassimo., Se Betelgeuse fosse al posto del Sole, la nuova stima avrebbe esteso i due terzi della strada a Giove invece di tutta la strada.

Le misurazioni del diametro angolare di Betelgeuse, combinate con le precedenti misurazioni della distanza, suggerivano che la stella si sarebbe estesa all’orbita di Giove se collocata nel sistema solare. Le nuove misurazioni suggeriscono che estenderebbe solo i due terzi del percorso.,
ESO

Le dimensioni di Betelgeuse sul cielo sono già note in una certa misura — mentre un punto di luce nella maggior parte dei telescopi, i rivelatori a infrarossi possono lavorare insieme per risolvere la piccola macchia della stella 42 milliarcsecondi sul cielo. Se la distanza dalla stella è nota, allora quel diametro angolare si traduce nella sua dimensione. Ma il team di Joyce ha lavorato a ritroso: hanno confrontato le dimensioni calcolate nella loro simulazione con il diametro angolare della stella, dando la distanza alla stella tra 500 e 636 anni luce.,

Affrontare l’incertezza

La distanza di Betelgeuse è stata a lungo incerta, e quindi ha anche le sue dimensioni. Per molte stelle, parallasse è il go-to tecnica per misurare la distanza. La parallasse è il movimento apparente di una stella vicina contro fonti di sfondo più lontane nel tempo, nello stesso modo in cui un dito tenuto a distanza di un braccio sembra muoversi mentre lo sbirciate con un occhio prima e poi con l’altro.

Ma Betelgeuse è così grande, non è un punto sul cielo, come la maggior parte delle stelle sono., E sembra essere leggermente asimmetrico, forse a causa di espulsioni e/o interazione con l’ambiente circostante. Questo complica le misurazioni della parallasse.

Questa immagine di confronto mostra la stella Betelgeuse prima e dopo il suo oscuramento senza precedenti. Le osservazioni, effettuate con lo strumento SPHERE sul Very Large Telescope dell’ESO a gennaio e dicembre 2019, rivelano che la metà inferiore della stella si era attenuata, probabilmente a causa della polvere intervenuta. Il punto caldo luminoso e prominente è circa 400 volte più grande del Sole.
ESO / M., Montargès et al.

Il satellite Hipparcos fu il primo a misurare la parallasse di Betelgeuse nel 1997, ma subito gli astronomi sapevano che qualcosa non andava. Il movimento apparente della stella sul cielo non era d’accordo con le misurazioni radio della sua posizione.

Poiché il calcolo della parallasse della stella dipende dalla conoscenza non solo della sua posizione ma del movimento apparente della sua posizione nel cielo, gli astronomi sapevano che la distanza probabilmente non era del tutto corretta., ” La soluzione a 5 parametri è una soluzione simultanea, quindi non ci si può fidare di un parametro se due degli altri sono sbagliati”, spiega Graham Harper (University of Colorado, Boulder).

Recentemente, Harper ha iniziato a correggere questa discrepanza. Ha combinato misurazioni radio dal Very Large Array, Atacama Millimeter / submillimeter Array, e l’array e-Merlin con misure Hipparcos riviste pubblicate nel 2007, arrivando a una distanza tra 620 e 880 anni luce. A causa delle complicazioni coinvolte nel calcolo, l’intervallo di valori possibili non è “piccolo”, afferma Harper., Se la distanza fosse sbagliata, ciò indicherebbe che anche la dimensione è sbagliata.

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Joyce sottolinea che, sebbene diverso, l’intervallo di valori rilevato dal suo team rientra nell’intervallo riportato da Harper: “Questo può essere descritto come leggermente diverso ma statisticamente coerente”, afferma.

“Il nuovo utilizza metodi completamente indipendenti che ripongono molta fiducia nelle simulazioni numeriche della struttura della stella (che non è affatto nota) per vedere come oscilla la superficie”, afferma Harper., “Un approccio completamente indipendente deve essere altamente lodato perché il metodo della parallasse rimarrà problematico.”

In effetti, Joyce dice, l’ambiguità che circonda le tradizionali misurazioni della parallasse è destinata a rimanere nel prossimo futuro. (Il satellite Gaia dell’Agenzia Spaziale Europea, che sta determinando le parallasse, e quindi le distanze, a oltre un miliardo di stelle nella Via Lattea, è così sensibile che non può nemmeno osservare la luminosa Betelgeuse.)

Tuttavia, Harper invita alla cautela con i nuovi risultati. “Hai sempre bisogno di una verità fondamentale quando sviluppi nuove tecniche., Tutte le ipotesi e le incertezze (note e sconosciute) possono sommarsi.”

Andrea Dupree (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian) è d’accordo. “Sarei conservatore e aspetto alcuni calcoli di conferma. Ma è un risultato interessante.”

Se il risultato viene fuori, ha alcune implicazioni: una Betelgeuse più piccola è probabilmente in una fase leggermente precedente della sua vita, rimandando qualsiasi potenziale supernova. ” Sta bruciando elio nel suo nucleo al momento, il che significa che non è vicino all’esplosione”, dice Joyce., “Potremmo guardare a circa 100.000 anni prima che accada un’esplosione.”