Betelgeuse, la estrella brillante en la constelación de Orión, ha fascinado a los astrónomos en los últimos meses debido a su inusualmente fuerte disminución de brillo. Los científicos han estado discutiendo una serie de escenarios para intentar explicar su comportamiento. Ahora, un equipo dirigido por Thavisha Dharmawardena del Instituto Max Planck de Astronomía ha demostrado que lo más probable es que las manchas de estrellas inusualmente grandes en la superficie de Betelgeuse hayan causado el oscurecimiento. Sus resultados descartan la conjetura anterior de que era polvo, recientemente expulsado por Betelgeuse, que oscureció la estrella.

Las estrellas gigantes rojas como Betelgeuse sufren frecuentes variaciones de brillo. Sin embargo, La sorprendente caída de la luminosidad de Betelgeuse a aproximadamente el 40% de su valor normal entre octubre de 2019 y abril de 2020 fue una sorpresa para los astrónomos. Los científicos han desarrollado varios escenarios para explicar este cambio en el brillo de la estrella, que es visible a simple vista y a casi 500 años luz de distancia. Algunos astrónomos incluso especularon sobre una supernova inminente. Un equipo internacional de astrónomos dirigido por Thavisha Dharmawardena del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg ha demostrado ahora que las variaciones de temperatura en la fotosfera, es decir, la superficie luminosa de la estrella, hizo que el brillo cayera. La fuente más plausible de tales cambios de temperatura son las gigantescas estrellas frías, similar a las manchas solares, cuales, sin embargo, cubren del 50 al 70% de la superficie de la estrella.

"Hacia el final de sus vidas, las estrellas se convierten en gigantes rojas, "Dharmawardena explica." A medida que se agota el suministro de combustible, los procesos cambian mediante los cuales las estrellas liberan energía ". Como resultado, se hinchan se vuelven inestables y pulsan con períodos de cientos o incluso miles de días, que vemos como una fluctuación en el brillo. Betelgeuse es una de las llamadas supergigantes rojas, una estrella que, comparado con nuestro sol, es aproximadamente 20 más masiva y aproximadamente 1000 veces más grande. Si se coloca en el centro del sistema solar, casi alcanzaría la órbita de Júpiter.

Por su tamaño, la atracción gravitacional en la superficie de la estrella es menor que en una estrella de la misma masa pero con un radio más pequeño. Por lo tanto, las pulsaciones pueden expulsar las capas externas de dicha estrella con relativa facilidad. El gas liberado se enfría y se convierte en compuestos que los astrónomos llaman polvo. Es por eso que las estrellas gigantes rojas son una fuente importante de elementos pesados ​​en el Universo, a partir de los cuales evolucionan eventualmente los planetas y los organismos vivos. Los astrónomos han considerado previamente la producción de polvo que absorbe la luz como la causa más probable de la abrupta disminución del brillo.

Para probar esta hipótesis, Thavisha Dharmawardena y sus colaboradores evaluaron datos nuevos y de archivo del Atacama Pathfinder Experiment (APEX) y el telescopio James Clerk Maxwell (JCMT). Estos telescopios miden la radiación del rango espectral de ondas submilimétricas (radiación de terahercios), cuya longitud de onda es mil veces mayor que la de la luz visible. Invisible a los ojos los astrónomos los han estado usando durante algún tiempo para estudiar el polvo interestelar. El polvo frío, en particular, se ilumina en estas longitudes de onda.

"Lo que nos sorprendió fue que Betelgeuse se volvió un 20% más oscuro incluso en el rango de ondas submilimétricas, "informa Steve Mairs del Observatorio de Asia Oriental, que colaboró ​​en el estudio. La experiencia demuestra que tal comportamiento no es compatible con la presencia de polvo. Para una evaluación más precisa, ella y sus colaboradores calcularon qué influencia tendría el polvo en las mediciones en este rango espectral. Resultó que, de hecho, una reducción en el brillo en el rango submilimétrico no se puede atribuir a un aumento en la producción de polvo. En lugar de, la estrella misma debe haber causado el cambio de brillo que midieron los astrónomos.

Las leyes físicas nos dicen que la luminosidad de una estrella depende de su diámetro y especialmente de la temperatura de su superficie. Si solo el tamaño de la estrella disminuye, la luminosidad disminuye igualmente en todas las longitudes de onda. Sin embargo, Los cambios de temperatura afectan la radiación emitida a lo largo del espectro electromagnético de manera diferente. Según los científicos, el oscurecimiento medido en la luz visible y las ondas submilimétricas es, por lo tanto, evidencia de una reducción en la temperatura media de la superficie de Betelgeuse, que cuantifican a 200 K (o 200 ° C).

"Sin embargo, es más probable una distribución asimétrica de la temperatura, "explica el coautor Peter Scicluna del Observatorio Europeo Austral (ESO)". Las imágenes de alta resolución correspondientes de Betelgeuse de diciembre de 2019 muestran áreas de brillo variable. Junto con nuestro resultado, esto es una clara indicación de que las manchas de estrellas enormes cubren entre el 50 y el 70% de la superficie visible y tienen una temperatura más baja que la fotosfera más brillante. ”Las manchas de estrellas son comunes en las estrellas gigantes, pero no en esta escala. No se sabe mucho sobre sus vidas. Sin embargo, Los cálculos del modelo teórico parecen ser compatibles con la duración de la caída de brillo de Betelgeuse.

Sabemos por el sol que la cantidad de manchas aumenta y disminuye en un ciclo de 11 años. No se sabe si las estrellas gigantes tienen un mecanismo similar. Una indicación de esto podría ser el mínimo de brillo anterior, que también fue mucho más pronunciado que los de años anteriores. "Las observaciones de los próximos años nos dirán si la fuerte disminución del brillo de Betelgeuse está relacionada con un ciclo de manchas. En cualquier caso, Betelgeuse seguirá siendo un objeto interesante para futuros estudios, "Concluye Dharmawardena.