Gemini Nord scopre la compagna stellare di Betelgeuse da tempo prevista
Il telescopio Gemini North alle Hawaii rivela una compagna mai vista prima di Betelgeuse, risolvendo un mistero millenario
Gli astronomi hanno scoperto una stella compagna in un'orbita incredibilmente stretta attorno a Betelgeuse utilizzando lo strumento 'Alopeke, finanziato dalla NASA e dalla National Science Foundation statunitense, su Gemini North, una metà dell'Osservatorio Internazionale Gemini, in parte finanziato dalla NSF e gestito dal NOIRLab della NSF. Questa scoperta risponde all'annoso mistero della luminosità variabile della stella e fornisce indicazioni sui meccanismi fisici alla base di altre supergiganti rosse variabili.
Betelgeuse è una delle stelle più luminose del cielo notturno e la supergigante rossa più vicina alla Terra. Ha un volume enorme, con un raggio pari a circa 700 volte quello del Sole. Nonostante abbia solo dieci milioni di anni, un'età considerata giovane per gli standard dell'astronomia, è in ritardo di vita. Situata nella spalla della costellazione di Orione, Betelgeuse è stata osservata a occhio nudo per millenni, notando che la stella cambia luminosità nel tempo. Gli astronomi hanno stabilito che Betelgeuse ha un periodo principale di variabilità di circa 400 giorni e un periodo secondario più esteso di circa sei anni.
Nel 2019 e nel 2020 si è verificata una forte diminuzione della luminosità di Betelgeuse, un evento definito “Grande oscuramento”. L'evento ha indotto alcuni a credere che la morte per supernova si stesse avvicinando, ma gli scienziati sono riusciti a determinare che l'oscuramento era in realtà causato da una grande nube di polvere espulsa da Betelgeuse.
Il mistero del Grande Oscuramento è stato risolto, ma l'evento ha suscitato un rinnovato interesse per lo studio di Betelgeuse, che ha portato a nuove analisi dei dati d'archivio sulla stella. Un'analisi ha portato gli scienziati a proporre che la causa della variabilità di sei anni di Betelgeuse sia la presenza di una stella compagna 1. Ma quando il telescopio spaziale Hubble e l'osservatorio Chandra X-Ray hanno cercato questa compagna, non è stata rilevata.
La stella compagna è stata individuata per la prima volta da un team di astrofisici guidati da Steve Howell, ricercatore senior presso il NASA Ames Research Center. Hanno osservato Betelgeuse utilizzando uno speckle imager chiamato “Alopeke”. Alopeke, che in hawaiano significa “volpe”, è finanziato dal NASA-NSF Exoplanet Observational Research Program (NN-EXPLORE) ed è montato sul telescopio Gemini North, una metà dell'International Gemini Observatory, finanziato in parte dalla U.S. National Science Foundation e gestito dal NSF NOIRLab.
L'imaging speckle è una tecnica di imaging astronomico che utilizza tempi di esposizione molto brevi per congelare le distorsioni nelle immagini causate dall'atmosfera terrestre. Questa tecnica consente un'alta risoluzione che, combinata con il potere di raccolta della luce dello specchio di 8,1 metri di Gemini North, ha permesso di rilevare direttamente la debole compagna di Betelgeuse.
L'analisi della luce della stella compagna ha permesso a Howell e al suo team di determinarne le caratteristiche. Hanno scoperto che è sei magnitudini più debole di Betelgeuse nella gamma delle lunghezze d'onda ottiche, ha una massa stimata di circa 1,5 volte quella del Sole e sembra essere una stella di pre-sequenza principale di tipo A o B - una stella calda, giovane e di colore bianco-blu che non ha ancora iniziato a bruciare idrogeno nel suo nucleo.
La compagna si trova a una distanza relativamente vicina dalla superficie di Betelgeuse - circa quattro volte la distanza tra la Terra e il Sole. Questa è la prima volta che viene individuata una compagna stellare vicina in orbita attorno a una stella supergigante. Ancora più impressionante è il fatto che la compagna orbita ben all'interno dell'atmosfera estesa esterna di Betelgeuse, dimostrando le incredibili capacità di risoluzione di 'Alopeke.
“La capacità di Gemini North di ottenere risoluzioni angolari elevate e contrasti netti ha permesso di individuare direttamente la compagna di Betelgeuse”, spiega Howell. Inoltre, spiega che 'Alopeke ha fatto ciò che nessun altro telescopio aveva fatto prima: “I documenti che prevedevano la compagna di Betelgeuse credevano che nessuno sarebbe mai stato in grado di fotografarla”.
Questa scoperta fornisce un quadro più chiaro della vita e della futura morte di questa supergigante rossa. Betelgeuse e la sua stella compagna sono probabilmente nate nello stesso momento. Tuttavia, la stella compagna avrà una durata di vita ridotta perché le forti forze di marea la porteranno a spiraleggiare all'interno di Betelgeuse e a incontrare la sua fine, che gli scienziati stimano avverrà entro i prossimi 10.000 anni.
La scoperta aiuta anche a spiegare perché stelle supergiganti rosse simili possano subire variazioni periodiche della loro luminosità della durata di molti anni. Howell condivide la speranza di ulteriori studi in quest'area: "Questo rilevamento era agli estremi di ciò che può essere realizzato con Gemini in termini di immagini ad alta risoluzione rettangolare, e ha funzionato. Questo apre la porta ad altre ricerche osservative di natura simile".
Martin Still, direttore del programma NSF per l'Osservatorio Internazionale Gemini, aggiunge: “Le capacità speckle fornite dall'Osservatorio Internazionale Gemini continuano ad essere uno strumento spettacolare, aperto a tutti gli astronomi per un'ampia gamma di applicazioni astronomiche”. L'aver risolto il problema di Betelgeuse, rimasto in sospeso per centinaia di anni, sarà un risultato suggestivo".
Un'altra opportunità per studiare la compagna stellare di Betelgeuse si presenterà nel novembre 2027, quando tornerà alla sua massima distanza da Betelgeuse, e quindi più facile da individuare. Howell e il suo team attendono osservazioni di Betelgeuse prima e durante questo evento per meglio definire la natura della compagna.
Betelgeuse è una delle stelle più luminose del cielo notturno e la supergigante rossa più vicina alla Terra.