Nuove osservazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA / ESA suggeriscono che l’attenuazione inaspettata della stella supergigante Betelgeuse è stata molto probabilmente causata da un’immensa quantità di materiale caldo espulso nello spazio. Questo fenomeno avrebbe formato una nuvola di polvere che ha bloccato la luce proveniente dalla superficie di Betelgeuse.
Betelgeuse è una stella supergigante rossa invecchiata che si è ingrandita di dimensioni a causa di cambiamenti complessi e in evoluzione nei processi di fusione nucleare nel suo nucleo. La stella è così grande che se sostituisse il Sole al centro del nostro Sistema Solare, la sua superficie esterna si estenderebbe oltre l’orbita di Giove. Il fenomeno senza precedenti del grande oscuramento di Betelgeuse, alla fine visibile anche ad occhio nudo, è iniziato nell’ottobre 2019. A metà febbraio 2020, la luminosità di questa stella mostruosa era diminuita di oltre un fattore tre.
Betelgeuse oscurata: un fenomeno improvviso
Questo improvviso oscuramento ha disorientato gli astronomi, che hanno cercato di sviluppare teorie per spiegare il cambiamento improvviso. Grazie alle nuove osservazioni di Hubble, un gruppo di ricercatori ora suggerisce una spiegazione. L’ipotesi è che una nuvola di polvere si sia formata quando il plasma superhot è stato liberato da una risalita di una grande cella di convezione sulla superficie della stella. Da qui è poi passato attraverso l’atmosfera calda agli strati esterni più freddi, dove si è raffreddata, formando polvere. La nuvola risultante ha bloccato la luce da circa un quarto della superficie della stella, a partire dalla fine del 2019. Ad aprile 2020, la stella era tornata alla sua luminosità normale.
Diversi mesi di osservazioni spettroscopiche di Betelgeuse, a luce ultravioletta, con Hubble, a partire da gennaio 2019, hanno prodotto una cronologia approfondita che porta all’oscuramento della stella. Queste osservazioni hanno fornito nuovi importanti indizi sul meccanismo alla base dell’oscuramento. Hubble ha visto materiale denso e riscaldato muoversi nell’atmosfera della stella a settembre, ottobre e novembre 2019. Poi, a dicembre, diversi telescopi terrestri hanno osservato la stella diminuire di luminosità nel suo emisfero meridionale.
Betelgeuse oscurata: l’occhio UV di Hubble
“Con Hubble, vediamo il materiale mentre ha lasciato la superficie visibile della stella e si è spostato attraverso l’atmosfera, prima che si formasse la polvere che ha fatto apparire la stella oscura”, ha detto il ricercatore capo Andrea Dupree, direttore associato di The Center for Astrophysics, Harvard e Smithsonian. “Abbiamo potuto vedere l’effetto di una regione densa e calda nella parte sud-est della stella che si muove verso l’esterno.”
“Questo materiale era da due a quattro volte più luminoso della normale luminosità della stella”, ha continuato. “E poi, circa un mese dopo, l’emisfero meridionale di Betelgeuse si è oscurato in modo evidente, man mano che la stella diventava più debole. Pensiamo sia possibile che una nuvola scura sia risultata dal deflusso rilevato da Hubble.”
Il gruppo ha iniziato a utilizzare Hubble all’inizio dello scorso anno per analizzare la stella massiccia. Le loro osservazioni fanno parte di uno studio triennale di Hubble per monitorare le variazioni nell’atmosfera esterna della stella. La sensibilità del telescopio alla luce ultravioletta ha permesso ai ricercatori di sondare gli strati sopra la superficie della stella, che sono così caldi da emettere principalmente nella regione ultravioletta dello spettro e non sono visti nella luce visibile. Questi strati sono riscaldati in parte dalle celle di convezione turbolenta della stella che ribollono in superficie.
“La risoluzione spaziale di una superficie stellare è possibile solo in casi favorevoli e solo con la migliore attrezzatura disponibile”, ha affermato Klaus Strassmeier del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam, in Germania. “Sotto questo aspetto, Betelgeuse e Hubble sono fatti l’uno per l’altro.”
Betelgeuse oscurata: le linee spettrali del magnesio ionizzato
Gli spettri di Hubble, rilevati all’inizio e alla fine del 2019 e nel 2020, hanno sondato l’atmosfera esterna della stella misurando le linee spettrali del magnesio ionizzato. Da settembre a novembre 2019, i ricercatori hanno misurato il materiale che passava dalla superficie della stella alla sua atmosfera esterna. Questo materiale caldo e denso ha continuato a viaggiare oltre la superficie visibile di Betelgeuse, raggiungendo milioni di chilometri dalla stella. A quella distanza, il materiale si è raffreddato abbastanza da formare polvere, hanno detto i ricercatori.
Questa interpretazione è coerente con le osservazioni della luce ultravioletta di Hubble nel febbraio 2020, che hanno mostrato come il comportamento dell’atmosfera esterna della stella è tornato alla normalità, anche se nella luce visibile era ancora attenuata.
Betelgeuse oscurata: il ciclo di pulsazioni della stella
Sebbene Dupree non conosca la causa dell’esplosione, pensa che sia stata aiutata dal ciclo di pulsazioni della stella, che è continuato normalmente durante l’evento, come registrato dalle osservazioni in luce visibile. Strassmeier ha utilizzato un telescopio automatizzato del Leibniz Institute for Astrophysics chiamato STELLar Activity (STELLA) per misurare i cambiamenti nella velocità del gas sulla superficie della stella, mentre sale e scende durante il ciclo di pulsazioni. La stella si stava espandendo nel suo ciclo nello stesso momento in cui la cella convettiva si stava sollevando. La pulsazione che si increspa verso l’esterno da Betelgeuse potrebbe aver contribuito a spingere il plasma in uscita attraverso l’atmosfera.
La supergigante rossa è destinata a porre fine alla sua vita in un’esplosione di supernova e alcuni astronomi pensano che l’improvviso oscuramento possa essere un evento pre-supernova. La stella è relativamente vicina, circa 725 anni luce, quindi l’evento di oscuramento sarebbe avvenuto intorno all’anno 1300, poiché la sua luce sta raggiungendo la Terra ora.
Dupree e i suoi collaboratori avranno un’altra possibilità di osservare la stella con Hubble alla fine di agosto o all’inizio di settembre. Ad oggi, Betelgeuse è nel cielo diurno, troppo vicino al Sole per le osservazioni di Hubble.
