Un nuovo modello suggerisce che la stella Betelgeuse sia una cannibale

La gigantesca stella rossa Betelgeuse potrebbe contenere un segreto. Un nuovo modello ipotizza che l’oggetto del cielo notturno prominente sia formata da due stelle. Questa ipotesi potrebbe spiegare molte delle peculiari proprietà di Betelgeuse.  Betelgeuse è una stella gigantesca, con un diametro di 965 milioni di chilometri. Il Sole, in confronto, ha un diametro di 1.391.000 chilometri. A una distanza relativamente vicina di 520 anni luce dalla Terra, il gigante rosso è anche una delle poche stelle le cui caratteristiche superficiali possono essere osservabili con i telescopi.

Monitorando attentamente la superficie di Betelgeuse, diversi ricercatori hanno calcolato che la velocità di rotazione della stella è compresa tra i 17.700 a 53.000 km/h, afferma Manos Chatzopoulos, astronomo della Louisiana State University alla 235esima riunione dell’American Astronomical Society. Ciò è sorprendente perché quando una stella invecchia ed entra nella fase “gigante rossa”, il corpo celeste si espande e la sua rotazione in genere rallenta. Inoltre, l’astro, si muove a una velocità sbalorditiva: 108.000 km/h.

Per una stella così famosa che tutti conoscono e amano, nessuno ha cercato di spiegare la combinazione di queste due cose“, afferma Chatzopoulos. “Come si mettono insieme questi due fattori?” Il corpo celeste, secondo il ricercatore, potrebbe provenire da una regione chiamata ‘Associazione Orion OB1’, un luogo denso di stelle dove le interazioni gravitazionali avrebbero potuto scacciare Betelgeuse ad alte velocità milioni di anni fa.

La supergigante rossa, inoltre, potrebbe aver avuto anche un compagno che, durante l’espansione, è stato poi inghiottito. Chatzopoulos e i suoi collaboratori hanno utilizzato anche sofisticate simulazioni al computer per dar peso alla loro teoria. Se quest’ultima dovesse rivelarsi vera, la stella non dovrebbe essere sul punto di esplodere. Almeno non nell’imminente futuro.

Betelgeuse
Un’immagine del cielo diretto di Betelgeuse, una stella che sta perdendo la sua massa mentre si avvicina alla fine della sua vita. (Credito immagine: ESO / Digitized Sky Survey 2. Ringraziamento: Davide De Martin.)

Chatzopoulos e i suoi collaboratori hanno gestito sofisticati modelli al computer. I risultati che si adattano meglio alle caratteristiche osservative di Betelgeuse suggeriscono che una volta erano due stelle separate, una con una massa 16 volte maggiore del sole e un’altra con una massa quattro volte maggiore. I ricercatori si stanno preparando a inviare le loro ricerche a The Astrophysical Journal. 

I modelli dei ricercatori sono stati anche in grado di abbinare la quantità di azoto vista nell’atmosfera di Betelgeuse, che è insolitamente alta. Questa è una prova potenzialmente corroborante, perché l’agitazione di una stella compagna avrebbe potuto trascinare azoto dal centro di Betelgeuse, ha affermato Chatzopoulos.

Precedenti lavori dell’ex Ph.D. collaboratore di Chatzopoulos hanno evidenziato l’idea che Betelgeuse si sia formata con la fusione di due stelle. Chatzopoulos ha affermato che la sua nuova ricerca si espande su quella linea e aggiunge simulazioni specifiche per tenere conto della rotazione e della velocità della stella gigante rossa.  Dupree e i suoi colleghi avevano precedentemente proposto che Betelgeuse potesse aver ingoiato compagni esoplanetari. Ma sarebbe utile dare un’occhiata più da vicino alle proprietà di Betelgeuse, alcune delle quali non sono state misurate da 30 anni, prima di dire qualcosa di definitivo. 

Betelgeuse è stato recentemente nelle notizie sulla possibilità che potrebbe scoppiare da un momento all’altro come una spettacolare supernova. La ricerca di Chatzopoulos dovrebbe fornire la nuova spiegazione della nascita di Betelgeuse, significa qualcosa sulla morte della stella?  Chatzopoulos non ha una risposta a questo. Ma se la sua idea è corretta, ha detto che potrebbe significare che Betelgeuse si è ringiovanita in passato consumando materiale fresco dalla compagna. Ciò potrebbe indurre gli scienziati a sottovalutare l’età di Betelgeuse, il che significa che non dovrebbe presto esplodere.  Come astronomo specializzato in supernova, trova questo forse un po ‘deludente.”Tutti noi che studiamo la supernova desideriamo che ciò accada nella nostra vita”. 

Betelgeuse si sta spegnendo? sta per esplodere?

Secondo gli astronomi l’improvvisa perdita di luminosità verificatasi da ottobre farebbe pensare a un graduale spegnimento che potrebbe culminare con l’esplosione di una supernova entro 300.000 anni. Ma ci sono altre ipotesi. Gli strani comportamenti della supergigante rossa Betelgeuse potrebbero essere secondo gli astronomi i segnali che anticipano una sua imminente esplosione. La stella sta gradualmente perdendo luminosità, passando da ottobre a oggi dall’essere il nono astro più brillante in cielo alla 23esima posizione della stessa classifica. Negli ultimi 50 anni è la prima volta che Betelgeuse si affievolisce così tanto e in così poco tempo, un indizio che gli scienziati hanno cercato di analizzare in uno studio condotto dai ricercatori della Villanova University, guidati da Ed Guinan.

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Confronto diretto tra Betelgeuse alcuni anni fa e Betelgeuse ora. Ha scritto: “Sinistra è febbraio 2016. A destra è il 31 dicembre 2019. Nota che la luminosità / aspetto di tutte le stelle di sfondo sono identiche a sinistra rispetto a destra, ma Betelgeuse è decisamente più debole a destra.”

Stella Betelgeuse, l’ipotesi di un’esplosione “imminente”

La costellazione di Orione è certamente tra i principali punti di riferimento per coloro che amano osservare la volta celeste, anche grazie a Betelgeuse, facilmente identificabile per la grande luminosità all’altezza della spalla del cacciatore “disegnato” dalle stelle di questo raggruppamento. Guinan e i suoi colleghi hanno monitorato Betelgeuse fin dal 1980 e proprio per questo motivo sono rimasti colpiti dall’improvvisa perdita di luminosità della supergigante rossa. Le stelle di questo tipo tendono infatti ad attraversare cicli di maggiore o minore luminosità, ma questa volta l’affievolirsi di Betelgeuse è stato molto più “aggressivo” rispetto al passato. La stella ha circa nove milioni di anni: oggetti cosmici simili non sono soliti superare i 10 milioni di anni di età, una delle ragioni che porta gli astronomi a ipotizzare un’esplosione ormai prossima. Le tempistiche sarebbero però decisamente poco umane, come spiega Guinan alla Cnn: “Probabilmente esploderà nei prossimi 200.000 o 300.000 anni”. Anche se così fosse, comunque, l’evento sarebbe estremamente rilevante, poiché si tratterebbe dell’esempio di supernova più vicino mai osservato, a circa 700 anni luce dalla Terra.

Il comportamento imprevedibile di Betelgeuse

Gli astronomi tengono comunque a sottolineare che l’esplosione non è l’unica possibile spiegazione dell’affievolirsi di Betelgeuse. Le osservazioni degli ultimi decenni hanno infatti evidenziato come la supergigante rossa segua delle regole tutte proprie, smentendo spesso i calcoli degli scienziati. La perdita di luminosità potrebbe far parte di una semplice fase, destinata a finire intorno a metà gennaio 2020. Tuttavia, se il processo dovesse proseguire allora una futura esplosione diventerebbe l’ipotesi più probabile.

Betelgeuse
Betelgeuse in genere si attenua e si illumina in cicli brevi di 14 mesi e cicli più lunghi di circa sei anni.

Aggiornamenti sulle curve di luce

Se ne è parlato parecchio in questi giorni sulla rete, cosa succede alla celebre supergigante rossa di Orione?

Betelgeuse curve di luce
Curva di luce recente di Betelgeuse. I cerchietti grigi indicano le singole osservazioni visuali mentre i pallini, interpolati da una curva, sono le medie di quelle osservazioni su un intervallo di 5 giorni e i quadrati verdi sono più accurate osservazioni strumentali (fotometriche) – Credits: AAVSO.org

Aggiornamento del 5 gennaio: Betelgeuse continua ad indebolirsi. Il grafico seguente, che cerca di conciliare le misure visuali (in nero) con quelle fotometriche (in verde) dando maggior peso a queste ultime, testimonia il passaggio dalla magnitudine +0,91 alla +1,48 nel giro di 6 settimane (linea rossa tratteggiata). Questo corrisponde a una perdita di luminosità del 41%.

 

Betelgeuse curve di luce
Andamento della magnitudine visuale negli ultimi 3 mesi; i pallini uniti dalla curva si riferiscono a una media delle misure visuali su scala temporale di 1,5 giorni- Credits: AAVSO.org

Ultimamente, si stima una magnitudine visiva apparente di circa +1,3, dunque decisamente più debole della sua rivale Rigel, una gigante blu posta in posizione diametralmente opposta rispetto alle tre stelle centrali della cosiddetta “cintura” di Orione. Questo abbassamento di oltre 0,7 magnitudini implica che la stella si è dimezzata in luminosità nel giro di un paio di mesi, qualcosa di evidente anche ad una osservazione “distratta” fatta da un astrofilo non esperto.

Tuttavia, il fenomeno non è affatto strano né inatteso. Betelgeuse è infatti una stella doppia spettroscopica, con un periodo di 2,08 anni, e il membro principale di questo sistema binario è una variabile semiregolare di tipo SRC. Si tratta di stelle supergiganti di tipo spettrale avanzato (M, C, S, o Me, Ce, Se), con cambiamenti di luminosità di circa 1 magnitudine e periodi che vanno da un mese fino a parecchi anni. Nel caso specifico, il periodo nominale è intorno ai 6 anni ma le oscillazioni non sono regolari e se ne vedono altre su scale temporali più brevi. In effetti, già l’immagine di apertura mostra un abbassamento di luminosità di quasi mezza magnitudine, avvenuto un anno fa; se andiamo a vedere l’andamento su un intervallo più ampio, come mostrato nei due grafici sottostanti, scopriamo che già nel 2008 e nel 2009 la luminosità era scesa a livelli simili a quelli attuali e, addirittura, nei primi giorni del 1985 ci si era avvicinati alla magnitudine +2, un indebolimento di oltre il 70%.

Betelgeuse curve di luce
Andamento della magnitudine visuale negli ultimi 12 anni; la legenda è la stessa dell’immagine di apertura – Credits: AAVSO.org
Betelgeuse curve di luce
Come sopra, ma su un intervallo temporale di 50 anni; stavolta la curva azzurra collega ed interpola le misure fotometriche, mentre in blu ci sono le magnitudini misurate, appunto, nella banda blu – Credits: AAVSO.org

Dunque questo “calo” non è straordinario, anche se appare più repentino e profondo del solito e, per ora, non accenna a fermarsi. A questa situazione deve avere sicuramente contribuito il fatto che, da almeno un paio di anni, la stella stava già lentamente perdendo luminosità e questa oscillazione sul lungo termine si è andata a sommare a quella a breve termine, che mostra una ciclicità approssimativamente annuale.

Betelgeuse
In alto a sinistra, immagine di Betelgeuse ripresa nell’ultravioletto da Hubble e messa a confronto con le dimensioni dell’orbita terrestre (cerchio nell’angolo in alto a sinistra); il cerchio tratteggiato indica invece le dimensioni della stella, con un diametro stimato in circa 1,3 miliardi di km. Le altre tre immagini sono fotogrammi da una simulazione su come dovrebbe apparire la superficie di Betelgeuse nel giro di 15 mesi. – Credit: Andrea Dupree (Harvard-Smithsonian CfA), Ronald Gilliland (STScI), NASA eESA – B. Freytag

Soffermiamoci un attimo sul perché di queste oscillazioni e vediamo cosa ci si deve aspettare in futuro.

Betelgeuse è una stella di grande massa (da 15 a 20 volte quella del Sole) che ha abbandonato la sequenza principale dopo avere esaurito voracemente l’idrogeno contenuto nel suo nucleo in pochi milioni di anni. Le sue dimensioni sono enormi, comparabili con l’orbita di Giove, cosa che le ha consentito di essere la prima stella la cui superficie è stata “risolta” usando interferometri terrestri e anche il telescopio Hubble.

Come si vede nella simulazione qui sopra, la rarefatta atmosfera di Betelgeuse è tutt’altro che sferica ed uniforme poiché viene squassata continuamente da violenti moti convettivi che sicuramente contribuiscono alle variazioni di luminosità. Prima o poi, con l’esaurirsi di tutto il combustibile, il nucleo supererà il limite di Chandrasekar collassando definitivamente e la stella concluderà la sua esistenza esplodendo in una Supernova di tipo II.  Tutto questo probabilmente avverrà tra tra migliaia di anni ma, anche se dovesse accadere domani, non esiste un vero pericolo per la vita sulla Terra: data la distanza di circa 650 anni luce, infatti, i raggi ultravioletti e X non avrebbero una intensità sufficiente per distruggere lo strato protettivo di ozono. In compenso, per svariate settimane, l’astro rivaleggerà con la luminosità della Luna e sarà visibile anche di giorno.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. A. A. Michelson, F. G. Pease,, Measurement of the diameter of alpha Orionis with the interferometer, in Astrophysical Journal, vol. 53, 1921, pp. 249–259, DOI:10.1086/142603
  2. Leo Goldberg, The variability of alpha Orionis, in Publications of the Astronomical Society of the Pacific, vol. 96, maggio 1984, pp. 366-371, ISSN 0004-6280. URL consultato l’11 febbraio 2009.
  3. M. Karovska, R. W. Noyes, F. Roddier, P. Nisenson, R. V. Stachnik, On a Possible Close Companion to αOri, in Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 17, 1985, p. 598. 
  4. M. Karovska, P. Nisenson, R. Noyes, On the alpha Orionis triple system, in Astrophysical Journal, vol. 308, 1º settembre 1986, pp. 260-269, ISSN 0004-637X. URL consultato il 1º febbraio 2009.
  5. Peter G. Tuthill, Chris A. Haniff, John E. Baldwin, Hotspots on late-type supergiants, vol. 285, nº 3, 1997, pp. 529–539.
  6. D. Burns et alThe surface structure and limb-darkening profile of Betelgeuse, in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 290, nº 1, 1997, pp. L11–L16. URL consultato il 21 giugno 2007.
  7. A. Noriega-Crespo, D. van Buren, Y. Cao, R. Dgani, A Parsec-Size Bow Shock around Betelgeuse, in Astronomical Journal, vol. 114, agosto 1997, pp. 837-840, DOI:10.1086/118517

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