Egy japán időjárási műholdnak köszönhető, hogy sikerült megfejteni a Betelgeuze elhalványodásának rejtélyét

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Egy japán időjárási műhold, a Himawari–8 véletlenül megfigyelte a Betelgeuze vörös szuperóriás csillag 2019 és 2020 közötti látványos elhalványodását, és ennek alapján a kutatók a különös eseményt kiváltó folyamatokat is meg tudták fejteni.

A hétfő délután a Nature Astronomy folyóiratban megjelenő eredmények szerint a Betelgeuze fényességváltozását a csillag lehűlése és a közelében kondenzálódó por együttese okozta. A  Föld felszínétől 35 ezer kilométerre, geostacionárius pályán keringő Himawari–8 páratlan megfigyelései a kutatók reményei szerint utat nyithatnak a földmegfigyelő műholdak csillagászati célokra való felhasználása előtt.

A Himawari–8 2015-ös felvétele a Földről. A műhold látómezőjének szélein időről időre feltűnnek csillagok, köztük a Betelgeuze is, amelynek fényességváltozását így a műhold követni tudtaFotó: Japán Meteorológiai Hivatal

Az Orion csillagkép második legfényesebb csillaga egy vörös szuperóriás, amelyekhez térfogatukat tekintve a világegyetem legnagyobb csillagai tartoznak. A Betelgeuze, ami Naprendszerünkben nagyjából a Mars pályájáig érne, 2019 végén kezdett halványodni. Fényessége 2020 februárjára ért el történelmi mélypontot, ami a csillag közelgő szupernóva-robbanásáról való, nem túlságosan megalapozott spekulációkhoz vezetve. A Földtől közel 550 fényévre található csillag azóta visszanyerte eredeti fényességét, és akár további százezer évig gazdagíthatja égboltunkat.

Daiszuke Tanigucsi, a Tokiói egyetem csillagászati tanszékének kutatója és kollégái a műhold képeit vizsgálva nemrég ráébredtek, hogy a normál esetben Japán, Kelet-Ázsia és a nyugat-csendes-óceáni régiónak időjárás előrejelzést és tájfunriadót szolgáltató Himawari–8 is észlelhette a csillag elhalványodását, mivel a Földről készült képeinek szélein időről időre feltűnt a Betelgeuze. Nem ez az első eset, hogy a 2015-ben útnak indított műhold, amely 10 percenként készít optikai és infravörös felvételeket a Földről, különleges eseményt örökít meg. Beüzemelése után nem sokkal a Tiencsin kínai kikötővárosban történt robbanást észlelte, idén pedig a Hunga Tonga vulkán kitörését fényképezte le.

Balra a Betelgeuze normális fényessége 2019 januárjában, a következő három képen a fokozatos halványodás látható (2019 december, 2020 január és március)Fotó: -/AFP

A kutatók szerint a műhold által a Betelgeuze-ről gyűjtött optikai és infravörös tartományú adatok ideálisnak bizonyultak a fényességvesztés okainak feltárására. Különösen igaz ez az infravörös megfigyelésekre, amelyekkel olyan hullámhosszokat is rögzített a műhold, amiket a Föld légköre eltakar a felszíni teleszkópok elől. A kutatók szerint a légkör zavaró hatásának kiszűrése mellett azért is érné meg időjárási műholdakat csillagászati megfigyelésekre bevetni, mert sokkal gyakoribb méréseket tesznek lehetővé egy adott célpontról, a dedikált űrteleszkópoknál lényegesen költséghatékonyabban.

Egy 2021-ben a Nature-ben Miguel Montargès és munkatársai által közölt tanulmány azzal magyarázta a Betelgeuze nagy elhalványodását, hogy a csillag lehűlésének hatására por képződött az égitest közvetlen közelében. Tanugicsiék most ezt a hipotézist több hullámhosszon, különösen a csillag körüli por mennyiségéről árulkodó közép infravörös tartományban végzett megfigyelésekkel igazolni tudták. A kutatók a Himawari–8 adataiból összesen 4,5 évet lefedő, átlagosan 1,7 naponta készült megfigyeléseket állítottak össze, amiből fél évnyi tartalmazta a csillag -1,2 magnitúdónyi elhalványodását.

Először a látható tartományú mérésekből meghatározták a csillag fő paramétereit, sugarát, hőmérsékletét, és azt, hogy a Betelgeuze fényességének mekkora részét nyeli el a csillag és a műhold között elterülő por és gáz. Ezután az infravörös megfigyelésekből a csillagot körülvevő por mennyiségének alakulását fejtették meg. Kiderült, hogy az elhalványodásért a Betelgeuze 140 Celsius-fokkal való lehűlése, illetve a csillag körüli forró gázokból keletkező por volt a felelős, nagyjából fele-fele arányban.

A por létrejötte és hirtelen eltűnése a csillagászok szerint a Betelgeuze fotoszférájától néhány tízmillió kilométerre található porfelhőhöz köthető. Ez még elég közel van a csillaghoz ahhoz, hogy amikor légkörének kromoszféra régiója ismét felmelegedett, a por elszublimáljon, és visszaálljon a Betelgeuze normális fényessége. A Himawari–8 infravörös méréseivel Tanigucsi és munkatársai a csillag körüli gázokat is vizsgálták, konkrétabban a vízmolekulák mennyiségének időbeli alakulását. Mindez egy olyan, a csillagban 2019 áprilisában végbement, a fényességcsökkenést több hónappal megelőző hirtelen változást tárt fel, amit Tanigucsiék szerint a csillagból kiinduló lökéshullám okozhatott. Úgy vélik, hogy ez a lökéshullám összefügghet a nagy fényességvesztéssel is, de ennek megerősítéséhez további elméleti munkára, valamint infravörös megfigyelésekre lesz szükség. Ilyeneket a japán kutatók úttörő munkáának hála ezentúl már időjárási műholdakkal is lehet gyűjteni.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: