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Betelgeuse riprende luminosità

Betelgeuse si stà illuminando di nuovo

Le ultime osservazioni di Betelgeuse mostrano che la stella sta iniziando a illuminarsi lentamente.  Questo comportamento è esattamente quello che gli astronomi si aspettavano. Betelgeuse è una stella molto diversa dal nostro Sole. Mentre il nostro Sole è una stella della sequenza principale al suo apice della vita, Betelgeuse è una stella gigante rossa sull’orlo della morte. Ma la morte di una stella non è un processo semplice.

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Il tasso di produzione di energia per fusione nucleare in una stella. Credito: RJ Hall

Le stelle brillano così intensamente e per così tanto tempo a causa di un delicato equilibrio di gravità e fusione nucleare. La gravità tende far crollare una stella sotto il suo peso. Senza fusione nucleare, la gravità schiaccerebbe una stella in una nana bianca, una stella di neutroni o un buco nero. Ma la gravità consente all’idrogeno nel nucleo della stella di fondersi in elio.

Il processo è noto come catena protone-protone (o catena pp) e combina quattro nuclei di idrogeno in un nucleo di elio. Circa il 3% della massa originale viene convertita in energia sotto forma di raggi gamma. Questa energia riscalda ulteriormente il nucleo, respingendo la gravità.

Per le stelle più grandi del Sole, entra in gioco un altro processo di fusione noto come ciclo CNO. CNO sta per Carbon-Azoto-Ossigeno perché il processo fonde l’elio in questi tre elementi. Questo processo è il motivo per cui questi tre elementi sono i più abbondanti nell’universo tranne l’idrogeno e l’elio.

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Illustrazione di un ciclo CNO. Credito: Antonio Ciccolella

La catena pp che il ciclo CNO avvengono contemporaneamente all’interno di una stella, ma nel tempo il ciclo CNO aumenta man mano che l’idrogeno si consuma e l’elio è più abbondante. Poiché il ciclo CNO rilascia più energia a una velocità maggiore rispetto alla catena pp, ciò significa che la temperatura di una stella aumenta nel tempo. Questo riscaldamento graduale si osserva nel nostro sole. Quando il ciclo CNO domina in una stella, il suo nucleo è così caldo che gli strati esterni si gonfiano e si espandono.

Questo è lo stadio attuale di Betelgeuse. Per milioni di anni è stata una stella della sequenza principale di circa 20 masse solari. Ma ora sta fondendo così velocemente l’elio che è diventata una supergigante rossa. Betelgeuse sta esaurendo il carburante e alla fine vincerà la gravità. E ‘solo questione di tempo.

Betelgeuse prima e dopo l'oscuramento
Questa immagine di confronto mostra la stella Betelgeuse prima e dopo il suo oscuramento senza precedenti. Le osservazioni, prese con lo strumento SPHERE sul Very Large Telescope dell’ESO a gennaio e dicembre 2019, mostrano quanto la stella sia sbiadita e come sia cambiata la sua forma apparente.

Ma non è ancora giunto il momento. Betelgeuse ha abbastanza elio per altri 100.000 anni. Anche dopo aver esaurito l’elio, sarà in grado di fondere il carbonio in elementi più pesanti per circa un millennio. Dopodiché le cose cambieranno abbastanza rapidamente. Quando esaurisce il carbonio, proverà a fondere elementi sempre più pesanti per circa un anno. Quindi il suo nucleo collasserà, Betelgeuse diventerà una supernova e finalmente avremo il nostro spettacolo.

Possiamo dire che Betelgeuse è ancora nella fase di supergigante rossa. Anche se la sua luminosità si è notevolmente attenuata di recente, non è sul punto di esplodere. Il graduale oscuramento e schiarimento che vediamo suggerisceo che non esploderà a breve. Il nucleo di Betelgeuse si sta ancora gonfiando a un ritmo costante.

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La luminosità di Betelgeuse nel corso degli anni. Credito: AAVSO

La luminosità mutevole di Betelgeuse è dovuta a un processo noto come convezione. Gli strati superiori della stella sono riscaldati dal nucleo e questo genera un flusso dalle regioni più calde a quelle fredde. Il materiale all’interno viene riscaldato e sale in superficie. Quindi si raffredda e sprofonda nella stella e il ciclo continua.

La convezione avviene nelle regioni esterne della maggior parte delle stelle, anche per il nostro Sole. Sulla superficie del sole, queste regioni di convezione sono note come granuli e in genere hanno le dimensioni dello stato del Texas. Sembra grande, ma per il Sole è più piccolo della maggior parte delle macchie solari. Quindi, anche se il Sole ha regioni calde, luminose e regioni più fioche, sono così piccole rispetto alla superficie totale che non si ha un cambiamento complessivo nella luminosità solare.

Una simulazione della convezione in Betelgeuse.

Ma lo strato esterno di Betelgeuse è molto meno denso di quello del Sole. È persino meno denso dell’atmosfera terrestre. Fondamentalmente è una sottile zuppa di gas incandescente. Ciò significa che le regioni di convezione su Betelgeuse possono essere enormi. Una singola regione può coprire gran parte della stella.

Quando una di quelle regioni sale in cima, Betelgeuse diventa più luminosa e quando si raffredda la stella si attenua. Betelgeuse sta iniziando a schiarirsi perché il materiale caldo sta espandendo verso la sua superficie. Questo è normale per Betelguese ed è probabilmente il modo in cui le cose andranno per millenni.

Dettagli tecnici

Come precedentemente riportato la supergigante Betelgeuse rosso ha subito una diminuzione senza precedenti della sua luminosità visiva (V) da ottobre 2019. La fotometria nelle ultime 2 settimane mostra che Betelgeuse ha bloccato il suo grande declino del delta -V di ~ 1,0 mag rispetto a settembre 2019. La stella ha raggiunto un minimo medio di luce = 1.614 +/- 0.008 mag il 07-13 febbraio 2020. Questo è circa 424 +/- 4 giorni dopo l’ultimo minimo (più basso: V ~ +0.9 mag) ed è stato osservato a metà dicembre 2018.

Pertanto l’attuale episodio in dissolvenza è coerente con la continuazione del persistente periodo di 420-430 giorni presente nella fotometria precedente. Tre recenti osservazioni fatte all’Osservatorio Wasatonico, effettuate il 18.15 UT, 20.1 e 22.07 UT febbraio 2020, hanno restituito V = +1.585 mag, +1.574 mag e +1.522 mag, rispettivamente.

La fotometria eseguita da D. Carona il 18.2 UT febbraio 2020 ha restituito V = +1.589 mag. Inoltre, la fascia Wing TiO e le misure near-IR (e le corrispondenti temperature e luminosità) hanno raggiunto valori minimi anche a metà febbraio 2020.

La fotometria eseguita da D. Carona (Texas A&M Univ.) Il 18.2 UT febbraio 2020 ha restituito V = + 1.589 mag. Anche T. Le recenti osservazioni di Calderwood fornite sul sito Web AAVSO sono: V = +1.589 mag, +1.567 mag e 1.556 mag, rispettivamente su ~ 17.2, 19.2, 20.2 UT febbraio 2020.

Su queste e ulteriori osservazioni, Betelgeuse ha sicuramente smesso di attenuarsi e ha iniziato a schiarirsi lentamente. Quindi questo episodio di “svenimento” è finito ma è necessaria una fotometria aggiuntiva per definire la fase di schiarimento.

Un’immagine IR ESL VLT / SPHERE di Betelgeuse è stata pubblicata a fine 2019 da M. Montarges et al. (2020: documento in preparazione). La straordinaria immagine VLT / SPHERE mostra che la maggior parte della metà inferiore della stella si è notevolmente oscurata, fornendo così un’immagine della stella risolta spazialmente che ci informa sul calo di luminosità osservato.

Al momento delle osservazioni VLT / SPHERE, Betelgeuse ” la luminosità era V ~ +1.3 mag. Come accennato in precedenza, la stella si è successivamente attenuata a ~ 1,6 mag a metà febbraio 2020. Continuano a essere necessarie osservazioni per comprendere la natura di questo episodio di attenuazione senza precedenti e cosa farà questa sorprendente stella.

Riferimento

  1. Edward Guinan, et al. ” The Fall and Rise in Brightness of Betelgeuse “
  2. Amici della Scienza – www.focusuniverse.com
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