Gwiazda, której poszukiwano od stu lat. Betelgeza ma towarzysza

Astronomowie w końcu mają niezbite dowody na to, iż Betelgeza, jedna z najsłynniejszych gwiazd nocnego nieba, nie jest sama.

Korzystając z Bardzo Dużego Teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego (VLT), zespół kierowany przez francuskiego badacza Miguela Montargèsa uzyskał najwyraźniejszy w historii obraz tego, co prawdopodobnie jest Betelgezą B, gwiazdą krążącą wokół Betelgezy.

To zwieńczenie stuletnich poszukiwań. Wykazaliśmy, iż Betelgeza nie jest pojedyncza, ale towarzyszy jej słaby gwiezdny towarzysz. Zerwałem się z krzesła, gdy zobaczyłem przetworzone obrazy – mówi Montargès.

Wyniki tych sensacyjnych badań opublikowano w Astronomy & Astrophysics.

Betelgeza wciąż zaskakuje

Betelgeza to jedna z najłatwiejszych do rozpoznania gwiazd na nocnym niebie. Znajduje się w gwiazdozbiorze Oriona i od tysięcy lat przyciąga uwagę obserwatorów. Jest ogromnym czerwonym nadolbrzymem, gwiazdą znajdującą się w późnym etapie swojego życia, która w przyszłości zakończy istnienie potężną eksplozją supernowej.

Mimo iż Betelgeza była obserwowana przez astronomów od bardzo dawna, wciąż potrafi ich zaskoczyć. Jedną z największych zagadek była zmienność jej jasności. Gwiazda regularnie przygasa i ponownie staje się jaśniejsza, a już niemal sto lat temu pojawiła się hipoteza, iż część tych zmian może być związana z obecnością niewidocznego towarzysza.

Betelgeza to czerwony nadolbrzym w gwiazdozbiorze Oriona. Jej jasność zmienia się okresowo i od dziesięcioleci astronomowie podejrzewali, iż niektóre z tych zmian mogą być spowodowane krążącą wokół niej gwiazdą towarzyszącą. Zdjęcie w środkowej ramce na tym zdjęciu zostało wykonane w styczniu 2019 roku instrumentem SPHERE na teleskopie VLT należącym do ESO i przedstawia samą Betelgezę. Zdjęcie we wstawce po lewej stronie zostało wykonane w grudniu 2024 r., kiedy przewidywano, iż towarzysz będzie najbardziej oddalony od Betelgezy z Ziemi. Ilustracja:
ESO/M. Montargès i in. Tło: N. Rissinger

Przez wiele lat jednak nikt nie był w stanie jednoznacznie wykazać, iż druga gwiazda faktycznie istnieje. Problemem jest ogromna różnica jasności między Betelgezą a jej potencjalnym kompanem. Blask czerwonego nadolbrzyma jest tak silny, iż słabszy obiekt znajdujący się obok niemal całkowicie ginie w jego świetle.

Betelgeza B jest większa, niż wcześniej zakładano

Dwa badania opublikowane w 2024 r. jednoznacznie przewidywały, iż w grudniu tego roku towarzysz będzie najdalej od Betelgezy, a przez to łatwiejszy do zauważenia. Montargès i jego zespół zabrali się do pracy, obserwując gwiazdę dzięki teleskopu VLT ESO w grudniu 2024 r. i poświęcając kilka miesięcy na przetwarzanie danych.

Szczerze mówiąc, myślałem, iż nie mamy wystarczającej czułości, aby wykryć Betelgezę B zgodnie z przewidywaniami. Jednak ponieważ jest masywniejsza niż przewidywano, widzimy ją! – wyjaśnia Montargès.

Początkowo sądzono, iż Betelgeza B ma masę zbliżoną do masy Słońca, ale nowe obserwacje ujawniają, iż ma ona od dwóch do trzech razy większą masę.

Fakt, iż wciąż możemy odkryć pobliskiego towarzysza, masywniejszego i jaśniejszego od Słońca, wokół tak dobrze zbadanej gwiazdy jest niezwykły. To jeden z najlepszych momentów w nauce: obserwowanie czegoś nowego, nieoczekiwanego – mówi Montargès.

Najostrzejszy obraz tajemniczego towarzysza Betelgezy

Betelgeza B została bezpośrednio sfotografowana, co oznacza, iż ​​światło samej gwiazdy zostało wykryte dzięki instrumentu SPHERE na teleskopie VLT należącym do ESO na pustyni Atakama w Chile. Chociaż istniały dowody na istnienie tej gwiazdy towarzyszącej, w tym możliwe bezpośrednie wykrycie dzięki Teleskopu Gemini North na Hawajach w USA, jest to najsilniejszy dowód na istnienie Betelgezy B i jak dotąd jej najwyraźniejszy obraz.

To niezwykłe, jak SPHERE i zaawansowane techniki postprocessingu, pierwotnie opracowane do wyszukiwania egzoplanet, doskonale sprawdzają się również w wykrywaniu towarzysza wokół masywnej, rozwiniętej gwiazdy, takiej jak Betelgeza – mówi współautor badania Anthony Boccaletti, również astronom z Observatoire de Paris.

Tajemniczy partner może wpłynąć na przyszłą eksplozję Betelgezy

Odkrycie Betelgezy B może mieć znaczenie nie tylko dla poznania historii tej konkretnej gwiazdy, ale także dla zrozumienia tego, jak umierają największe gwiazdy we Wszechświecie.

Betelgeza już wcześniej wzbudziła ogromne zainteresowanie, gdy w 2019 i 2020 r. zaczęła gwałtownie ciemnieć. Wielu obserwatorów zastanawiało się wtedy, czy jest to oznaka zbliżającej się supernowej. Astronomowie, korzystając między innymi z obserwacji wykonanych przez VLT, ustalili jednak, iż za spadek jasności odpowiadała chmura pyłu wyrzucona przez samą gwiazdę, która przesłoniła jej powierzchnię.

Na tym zdjęciu widać położenie czerwonego nadolbrzyma Betelgezy w gwiazdozbiorze Oriona (Łowcy). Betelgezę można dość łatwo dostrzec bez użycia teleskopu, ponieważ znajduje się ona na prawym ramieniu Oriona, co zaznaczono na tym diagramie. Ilustracja: ESO/N. Risinger

Teraz pojawia się kolejne pytanie: czy obecność drugiej gwiazdy może zmienić przyszłość Betelgezy?

Gwiazdy w układach podwójnych mogą wzajemnie wpływać na swój rozwój. Wymiana materii, oddziaływanie grawitacyjne czy zmiany w strukturze gwiazdy mogą mieć znaczenie dla tego, jak wygląda końcowy etap życia masywnego obiektu.

Nie wiadomo jeszcze, czy Betelgeza B odegra jakąkolwiek rolę podczas przyszłej eksplozji czerwonego nadolbrzyma. Astronomowie mają jednak nowy element układanki, który może pomóc lepiej przewidzieć, co stanie się z jedną z najbardziej znanych gwiazd naszego nieba.