Betelgeuze staat niet op ontploffen maar is gewoon stoffig

de ster Betelgeuze in 2017
Deze opname van Betelgeuze is in 2017 door de ALMA-telescoop van de ESO gemaakt. Credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / E. O’Gorman / P. Kervella.

Op 15 februari 2020 nam een team astronomen de ster Betelgeuze waar. Betelgeuze is een superreus die ongeveer 650 lichtjaar van de Aarde is verwijderd en die recent veel minde rhelder is geworden. De astronomen gebruikten de DeVeny optische spectrograaf aan de 4,3 meter Lowell Discovery Telescope om de ster waar te nemen. Ze zagen dat de ster veel warmer is dan verwacht kan worden als het recente lichtzwakker worden wordt veroorzaakt door afkoeling van het oppervlak. De nieuwe berekeningen ondersteunen de theorie dat Betelgeuze, zoals zo vele rode reuzen doen, vermoedelijk materiaal van zijn buitenste lagen heeft uitgeworpen.

Volgens de onderzoekers wordt dit wel vaker waargenomen bij rode reuzen en het maakt deel uit van hun normale levenscyclus.

Rode reuzensterren stoten af en toe materiaal van hun oppervlak uit. Dit condenseert als stof rond de ster. Tijdens het afkoelen absorberen de stofdeeltjes licht en dat zorgt ervoor dat de ster minder helder wordt.

Betelgeuze staat nog steeds op het punt om als een supernova te exploderen. Dat zal tussen nu en ongeveer 100.000 jaar gebeuren. Maar het zwakker worden van de ster, dat in oktober 2019 begon, is niet noodzakelijkerwijs een teken van een aanstaande supernova.

Een van de theorieën was dat het nieuw ontstane stof licht van Betelgeuze absorbeert. Een andere theorie ging over enorme convectiecellen die vanuit het binnenste van Betelgeuze materiaal naar het oppervlak hadden gewerkt. Hier zou het dan afkoelen alvorens het weer naar het binnenste van de ster verdwijnt.

Door het meten van de effectieve oppervlaktetemperatuur van de ster is eenvoudig te bepalen welke theorie juist is, aldus de onderzoekers van de Lowell sterrenwacht.

Maar het bepalen van de temperatuur van een ster is geen eenvoudige taak. Het is niet mogelijk om met een thermometer de ster te temperaturen. Maar door het spectrum van het licht dat door de ster wordt uitgezonden te bestuderen kunnen astronomen de temperatuur wel nauwkeurig berekenen.

Het licht van heldere sterren is vaak veel te sterk om er een gedetailleerd spectrum van te maken dus gebruikten de onderzoekers een filter om het signaal te dempen. Ze konden op die manier het spectrum gedetailleerd onderzoeken op signalen van moleculen titaniumoxide. Titaniumoxide kan namelijk ontstaan en opeenhopen in de bovenste lagen van grote relatief koele sterren zoals Betelgeuze. Deze moleculen absorberen bepaalde golflengtes van het licht en van die eigenschappen maken astronomen gebruik om de oppervlaktetemperatuur van de ster te berekenen.

Betelgeuze in januari 2019 en december 2019
Betelgeuze in januari 2019 en december 2019: ESO/M. Montargès et al.

Uitgaande van hun berekeningen had Betelgeuze in februari 2020 een gemiddelde oppervlaktetemperatuur van ongeveer 3325 °C. dat is slechts 50 – 100 °C kouder dan de oppervlaktetemperatuur die astronomen in 2004 hadden berekend. Dat is jaren voor de enorme helderheidsafname van Betelgeuze.

Uitgaande van deze bevindingen is het niet aannemelijk dat het afzwakken van Betelgeuze wordt veroorzaakt door enorme convectiecellen die heet gas vanuit het binnenste naar boven stuwen waar het kan afkoelen. Veel sterren hebben convectiecellen, we kennen ze ook van onze eigen Zon. Ze laten het oppervlak van de Zon op een pan kokend water lijken.

De convectiecellen op onze Zon zijn echter klein en het zijn er heel erg veel. Rode superreuzen als Betelgeuze zijn veel groter, kouder en ze hebben een lagere zwaartekracht. Ze hebben daardoor misschien slechts drie tot vier enorme convectiecellen die zich over het gehele oppervlak uitstreken.

Als een van die cellen naar het oppervlak van Betelgeuze zou zijn gekomen dan zou er een veel grotere temperatuurafname tussen 2004 en 2020 moeten zijn geweest, aldus de onderzoekers. Een vergelijking met het spectrum uit 2004 laat direct zien dat er geen sprake is van een grote temperatuursverandering.

Astronomen hebben al stofwolken rond andere rode reuzensterren waargenomen. Aanvullende waarnemingen zouden dergelijke stofwolken rond Betelgeuze ook kunnen bevestigen.

De laatste weken is Betelgeuze overigens weer een beetje helderder geworden. Zelfs al de recente helderheidsafname geen indicatie is voor een aanstaande supernova dan nog is het interessant om de ster te bekijken. Rode superreuzen zijn, volgens astronomen, hele interessante sterren.

Hoe meer men kan leren over hun normale gedrag zoals temperatuurfluctuaties, stof, convectiecellen, hoe beter we ze kunnen begrijpen en we echt unieke zaken zoals een op handenzijde supernova kunnen erkennen.

De resultaten van het onderzoek zullen worden gepubliceerd in het tijdschrift Astrophysical Journal Letters.

Artikel: Emily M. Levesque & Philip Massey. 2020. Betelgeuse Just Isn’t That Cool: Effective Temperature Alone Cannot Explain the Recent Dimming of Betelgeuse. 

 

Eerste publicatie: 7 maart 2020
Bron: Sci-News