Superdžinovska zvezda Betelgez je puna misterija – astronomi na pragu rešenja najveće

Crvenkasta nijansa Betelgeza može se uočiti kako svetluca iz sazvežđa Orion, koje se nalazi oko 650 svetlosnih godina od Zemlje.

Sjajna zvezda je toliko velika da bi u nju moglo da stane više od 400 miliona sunaca. Njena relativna blizina i sjaj učinili su je omiljenom među astronomima koji posmatraju i proučavaju evoluciju ove džinovske zvezde.

Ipak, uprkos tome što je tako dobro poznata, Betelgez krije još mnogo tajni – jedna od najvećih je zašto njen sjaj tokom šestogodišnjeg ciklusa varira i da li je nevidljivi zvezdani pratilac, nazvan „Betelbadi“, odgovoran za ovu varijabilnost.

Nagoveštaji o mogućoj zvezdi pratiocu podeljeni su u istraživanju objavljenom prošle godine, u kojem su naučnici predložili da se objekat formalno nazove Sivarha, ili „njena narukvica“, arapsko ime koje odgovara pratiocu Betelgeza, što znači „Ruka diva“. („Elgez“ je takođe istorijski arapski naziv sazvežđa Orion.)

Sivarha bi verovatno bila premala i slaba da bi se videla s obzirom na blizinu Betelgeza, koji se proširio dok je sagorevao sav vodonik u svom jezgru, dovodeći ga blizu kraja svog života.

Sada, posmatranja sprovedena tokom poslednjih osam godina otkrila su efekte Sivarhe na Betelgezu: nikada ranije viđen gusti trag gasa primećen je kako se kreće kroz spoljašnju atmosferu veće zvezde, gde Sivarha blisko kruži.

Sivarhin trag se pojavio neposredno nakon što je zvezda prešla ispred Betelgeza iz Zemljine perspektive. Astronomi veruju da Sivarha završi jednu orbitu oko Betelgeza svakih šest godina – otuda i promena sjaja veće zvezde svakih šest godina. Zapažanja su uključena u novu studiju koja je prihvaćena za objavljivanje u časopisu Astrophysical Journal.

„To pomalo izgleda kao čamac koji se kreće kroz vodu. Zvezda pratilac stvara efekat talasanja u atmosferi Betelgeza koji zapravo možemo videti u podacima“, navodi vodeća autorka studije Andrea Dupri, astrofizičarka u Harvard-Smitsonijan centru za astrofiziku, u saopštenju.

„Prvi put vidimo direktne znake ovog traga, ili traga gasa, što potvrđuje da Betelgez zaista ima skrivenog pratioca koji oblikuje njegov izgled i ponašanje.“

Uočavanje traga

Betelgez ima oko 15 puta veću masu od našeg Sunca i 1.400 puta veći u prečniku, objašnjava Duprijeva, dok je Sivarha sićušna i verovatno manja od našeg Sunca.

„Ako biste postavili Betelgeza u centar našeg Sunčevog sistema, površina bi se protezala do Jupitera, a vruća atmosfera iznad njega bi se protezala najmanje šest puta dalje. Dakle, pratilac zapravo probija gustu atmosferu superdžinovske zvezde“, dodaje astrofizičarka.

Koristeći Hablov svemirski teleskop, kao i zemaljske opservatorije poput opservatorije Fred Lorens Vipl i opservatorije Roke de Los Mučačos, Duprijeva i njen tim godinama prati promene u svetlosti Betelgeza.

U posmatranjima, snimljenim i blizu zvezde i dalje od nje, pojavili su se obrasci koji su ukazivali na to da se prateća zvezda vrtlogom kreće kroz proširenu atmosferu Betelgeza. Tim je zabeležio promene u brzini i pravcu gasova u spoljašnjoj atmosferi velike zvezde zbog poremećaja.

Habl je omogućio timu da vidi kako je duboka atmosfera Betelgeza, ili hromosfera, reagovala na kretanje Sivarhe, dok su posmatranja sa zemlje otkrila promene u proširenoj atmosferi.

„Ono što saznajemo iz ovih najnovijih rezultata jeste da Sivarha izgleda 'uzburkava' proširenu atmosferu Betelgeza dok kruži oko nje, ostavljajući trag koji utiče na ono što vidimo od samog Betelgeza“, navodi koautor studije Morgan Maklaud, postdoktorski saradnik u teorijskoj astrofizici i član Instituta za teoriju i računarstvo u Harvard-Smitsonijan centru za astrofiziku.

„Ovaj trag je dokaz Sivarhinog prisustva i takođe je trag kako tako mali pratilac može uticati na ono što vidimo od Betelgeza, modulirajući gas i prašinu oko njega.“

Rezultati podržavaju otkrića o Sivarhi koja su napravili Stiv Hauel i njegov tim 2025. godine. Hauel je viši naučni istraživač u istraživačkom centru NASA Ejms u Kaliforniji.

Posmatranja njegovog tima ukazuju da je otkrivena veličina Sivarhe takođe uključivala veći region oko nje dok je prolazila kroz atmosferu Betelgeza.

„Ideja o nekom širećem plazma tragu koji okružuje Sivarhu izgleda da se slaže sa našim nalazom o većem, mrljastom izvoru, a ne samo o goloj zvezdanoj fotosferi“, napominje Hauel koji nije bio uključen u novu studiju.

Prozori u džinovske zvezde

Praćenje ponašanja i varijacija Betelgeza može pomoći astronomima da bolje razumeju druge, slabe i udaljene džinovske zvezde koje je teško proučavati, ističe Maklaud.

Ali poslednjih godina, Betelgez je bacio astronomima nekoliko zagonetki koje su zahtevale ozbiljan detektivski rad da bi se rešile.

Od kraja 2019. do početka 2020. godine, Betelgez je toliko naglo zatamnio da su stručnjaci mislili da je zvezda na ivici eksplozije u supernovi. Od događaja, nazvanog „Veliko zatamnjenje“, timovi astronoma su utvrdili da je zvezda izbacila veliki oblak prašine, koji je privremeno blokirao deo njene svetlosti iz Zemljine perspektive.

Pored toga, zvezda je pokazala dve redovne varijacije u luminoznosti: šestogodišnji period, kao i ciklus koji traje nešto više od godinu dana.

Podaci prikupljeni tokom godina pokazali su da se luminoznost Betelgeza menja otprilike svakih 416 dana, postajući slabija, a zatim svetlija. Utvrđeno je da je ovo pulsiranje, koje se javlja unutar jezgra Betelgeza, tipično za crvene superdžinovske zvezde.

Smatralo se da je duži period od 2.100 dana posledica oblaka prašine, velikih konvekcijskih ćelija na zvezdi, magnetne aktivnosti ili neuhvatljive zvezde pratioca koja je uvek van optičkog dometa teleskopa.

U poslednjoj godini, dokazi više istraživačkih timova ukazali su na to da je razlog prisustvo Sivarhe.

„Sa ovim novim direktnim dokazom, Betelgez nam daje mesto u prvom redu da posmatramo kako se džinovska zvezda menja tokom vremena“, kaže Dupri. „Pronalaženje traga od njenog pratioca znači da sada možemo da razumemo kako se zvezde poput ove razvijaju, odbacuju materijal i na kraju eksplodiraju kao supernove.“

Dupri je dodao da i druge superdžinovske zvezde koje takođe pokazuju slične obrasce duge i kratke varijabilnosti mogu imati nevidljive pratioce.

Džared Goldberg, istraživač u Centru za računarsku astrofiziku Instituta Flatiron, veruje da su nova zapažanja važan deo slagalice u razumevanju šta uzrokuje šestogodišnju varijabilnost Betelgeza. Goldberg je ranije bio autor istraživanja o zvezdi pratiocu, ali nije bio uključen u ovu studiju.

Ako astronomi mogu da zaključe da je periodična varijabilnost posledica prisustva druge zvezde, „možemo uspostaviti direktne veze sa fizikom koja stoji iza formiranja i evolucije i zvezda i planeta“, dodaje Goldberg.

Tim takođe radi na hidrodinamičkim modelima kako bi utvrdio kako se trag formira iza Sivarhe i rekonstruisao kako to utiče na sjaj Betelgeza, rekao je Maklaud.

Hidrodinamička analiza bi pružila vitalne informacije potrebne za tumačenje novih zapažanja, kao što je šta očekivati od kretanja pratioca veličine Sunca koji se kreće kroz spoljašnju atmosferu ogromnog crvenog superdžina, rekao je Edvard Ginan, profesor astronomije i astrofizike na Univerzitetu Vilanova u Pensilvaniji. Ginan je proučavao Betelgeza, ali nije bio uključen u novo istraživanje.

Neizvesna budućnost Sivarhe

Sa Sivarhom u tako neposrednoj blizini Betelgeza, kakva je sudbina manje zvezde?

Maklaud veruje da se Sivarha sve više približava svom masivnom pratiocu zbog gravitacionih sila, što bi moglo dovesti do spajanja u roku od 9.000 godina.

„Mislimo da bi se zvezde mogle spojiti čak i pre nego što Betelgez postane supernova“, smatra Maklaud. „Ovo bi izbacilo malo gasa, zavrtelo Betelgez i potencijalno uticalo na osobine eventualne supernove.“

Na osnovu proračuna astronoma, Sivarha se sada nalazi na drugoj strani Betelgeza u odnosu na Zemljine teleskope, ali se očekuje da će se pojaviti u vidokrugu 2027. godine.

„Dalja otkrivanja će omogućiti preciznije određivanje njene orbite i time dati bolju masu Sivarhe, pomažući u objašnjenju evolucije binarnog sistema, brze rotacije Betelgeza i budućnosti dve zvezde“, rekao je Hauel.

Više timova se nada da će pronaći način da optički detektuju Sivarhu.

„Viđenje pratioca biće ultimativni dokaz njegovog implicitnog postojanja“, kaže Ginan. „Jedva čekam.“