Betelgeusen himmeneminen sai selityksensä

Orionin tähdistössä sijaitseva Betelgeuse on tuttu jokaiselle tähtiharrastajalle. Tähti on punainen ylijättiläinen ja on kehittymässä hyvää vauhtia supernovaksi. Viime talvena sen kirkkaus kuitenkin himmeni epätavallisen paljon^[3], jollaista ei aikaisemmin oltu nähty.  Tutkijat arvioivat, että himmentymisen olisi voinut aiheuttaa avaruuteen sinkoutunut tähtiaine, joka jäähtyessään pölyksi olisi estänyt tähdestä tulevaa valoa. Tällaiset avaruuspölyn purkaukset kun kuuluvat tähden normaaliin kehittymiseen supernovaksi. Tällä kertaa kyse ei kuitenkaan ollut pölystä.

Betelgeusen himmeneminen oli havaittavissa joulukuussa 2019. Kirkas valkoinen täplä tähden pinnalla on sen napa-aluetta, joka sijaitsee noin 20° näkölinjastamme sivussa. Kuva ESO / M. MONTARGÈS ET AI.

Kansainvälinen tutkijaryhmä ^[1] käytti tutkimuksiinsa Atacama Pathfinder Experiment (APEX) Chilessä ja James Clerk Maxwell-teleskooppia (JCMT) Mauna Kealla Havaijilla. Molemmat kaukoputket käyttävät havaintoihinsa submillimetriaaltoja, joiden aallonpituus on noin tuhatkertainen näkyvän valon aallonpituuksiin verrattuna. Submillimetriaallot läpäisevät helposti avaruuspölypilvet, joten niitä voidaan käyttää yhdessä muiden havaintovälineiden kanssa pölypilvien havaitsemiseen. Tällä kertaa ja hyvin yllättävästi myös himmeneminen (noin – 20 %) havaittiin submillimetriaalloilla. Tämä ei tukenut ajatusta Betelgeusea peittävästä pölypilvestä^[4].

Ainoa järkevä selitys oli, että tähden lämpötila oli pudonnut merkittävästi osassa sen pintaa. Betelgeuse sijaitsee sen verran lähellä (noin 500 valovuoden etäisyydellä^[2]), että se voidaan kuvata noin 10 pikselin kokoisena täplänä. Vain muutaman muun tähden valokuvaaminen tällä resoluutiolla on mahdollista. Jos tähden pintalämpötila kokonaisuutena olisi pudonnut yli 20 %, sen olisi pitänyt näkyä myös tähden koossa noin 10 % pienenemisenä. Merkittävää koon muuttumista ei kuitenkaan havaittu. Ainoaksi selitykseksi siis jäi jättimäinen tähtipilkku, joka kattoi suurimmillaan noin 50 – 70 % näkyvästä tähden pinnasta. Jos pilkun lämpötila olisi noin 400 K viileämpi kuin Betelegeusen pintalämpötila yleensä, tähtipilkun kooksi riittäisi 50 % näkyvästä pinnasta.

Auringon toiminnasta tiedämme, että auringonpilkut voivat olla hyvinkin suuria, jopa useita tuhannesosia Auringon näkyvästä pinnasta. Nämä suurimmat pilkut näkyvät helposti paljain silmin. Auringossa ei ole kuitenkaan koskaan havaittu pilkkua, joka olisi kymmeniä prosentteja näkyvästä pinnasta. Punaiset ylijättiläiset, kuten Betelgeuse, ovat kuitenkin rakenteeltaan aivan toisenlaisia kuin meidän Aurinkomme. Näin ollen valtavat tähtipilkut ovat mitä ilmeisemmin hyvin yleisiä ylijättiläisissä ja ne voivat selittää monia muitakin tähtien himmenemisiä, joita julkisuudessa on ihmetelty.

Huomautukset

[1] Tutkimus on julkaistu ArXib.org -sivuilla ja tutkimusraportin pdf-versio löytyy osoitteesta https://arxiv.org/pdf/2006.09409.pdf

[2] Beltelgeusen etäisyydeksi on määritetty 152 ± 20 pc eli 495 ± 65 valovuotta).

[3] Betelgeusen kirkkaus vaihtelee noin 150–300, 400 vuorokauden ja noin 5,7 vuoden jaksoissa. Kirkkauden vaihtelu on hyvin tavallista ylijättiläisillä ja se johtuu tähden kaasukehän epästabiilisuudesta. Betelgeusen kaasukehän halkaisija vaihtelee 550 – 920 kertaisesti Auringon kokoon verrattuna, eli jopa 1 288 miljoonaan kilometriin (8,6 au). Tätä voi havainnollistaa siten, että laajimmillaan Betelgeusen ulkokehä ulottuisi lähelle Saturnuksen rataa (noin 9 au) Aurinkokunnassamme. Normaalisti se olisi jossain Marsin ja Jupiterin ratojen välissä.

[4] Beltegeusen ympärillä on normaalistikin runsaasti pölyä mutta sen tiheys ei ole riittävä himmentääkseen tähdestä tulevaa valoa merkittävästi.