A Betelgeuze fényességváltozásainak új elemzése és más adatok arra utalnak, hogy az óriáscsillagnak van egy kicsi, közeli társa.

Az Orionról (balra) készült felvételen az Orion öve mutatja az utat a narancssárga Aldebaran felé (jobbra). Az öv felett látható másik narancssárga csillag a Betelgeuze. (Akira Fujii)

Elképzelhető, hogy az égbolt egyik legfényesebb és leghíresebb csillagának, a Betelgeuze-nek van egy társcsillaga. Ennek tömegvonzása megmagyarázhatja a Betelgeuze rendszeres felfényesedését és halványodását. A kutatók szerint az óriáscsillag akár 10 ezer év alatt el is fogyaszthatja a most felfedezett társát.

A Betelgeuze egyike a legalaposabban tanulmányozott csillagoknak. A róla gyűjtött részletes adatok már több mint egy évszázadra nyúlnak vissza. A csillagászok ezeknek a megfigyeléseknek köszönhetően tudnak az óriáscsillag fényességének változásairól. A Betelgeuze erősen pulzál, nagyjából 400 napos periódussal változtatva a fényességét. Emellett azonban a fényességváltozásában fellelhető egy másik, körülbelül kétezer napos periódus is. Ez a mintázat fellelhető a csillag Földhöz viszonyított távolodási vagy közeledési sebességében, vagyis a radiális sebesség adataiban is, ami arra utal, hogy az óriás lassan ide-oda imbolyog. Egyes csillagászok már 1908-ban felvetették, hogy ez egy láthatatlan tárcsillag gravitációs vonzásának köszönhető, de bizonyítékot nem találtak rá – egészen mostanáig. Most viszont két kutatócsoport is ugyanarra a következtetésre jutott, egymástól függetlenül, ráadásul eredményeiket mindössze néhány hét különbséggel tették közzé.

Morgan MacLeod (Harvard & Smithsonian) és munkatársai több mint egy évszázad adatait elemezték, köztük a Betelgeuze radiális sebességét, fényességét (fotometria) és pozícióját az égbolton (asztrometria). Arra a következtetésre jutottak, hogy az adatsorok mindegyikét megmagyarázhatja, ha a Betelgeuze-nek van egy „kis barátja”. Az eredményekről az arXiv preprint portálon megjelent tanulmányukban számolnak be.

Számításaik szerint a társcsillag kisebb tömegű, mint a Nap, és 2110 nap alatt kerüli meg a Betelgeuze-t mindössze akkora távolságra tőle, mint az óriáscsillag átmérője. (A Betelgeuze nagyjából akkora, mint a Nap és a Jupiter közötti távolság.) „Ez meglepő volt. Mintha a szemünk előtt rejtőzött volna.” – mondta MacLeod.

„Az adatsor, amit a szerzők bemutatnak, meglehetősen meggyőző.” – mondja Rene Oudmaijer (Royal Observatory of Belgium), aki nem vett részt a kutatásban. „Persze fenntartással kell kezelnünk, mert magát a társcsillagot nem észlelték közvetlenül, így még mindig van helye kételyeknek.”

Az ALMA rádiótávcső-hálózat felvétele a Betelgeuze-ről. (ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / E. O’Gorman / P. Kervella)

Ugyanerre a következtetésre jutott egy másik kutatócsoport Jared Goldberg (Flatiron Institute) vezetésével, a Betelgeuze 2170 napos, másodlagos fényességcsökkenési periódusának vizsgálatakor már egy hónappal korábban, az általuk közzétett preprint tanulmányban. E nemzetközi csapat tagja Molnár László, a HUN-REN CSFK Csillagászati Intézet kutatója, valamint Meridith Joyce (University of Wyoming), a HUN-REN CSFK vendégkutatója és korábbi munkatársa is. Ők egy sor olyan jelenséget vizsgáltak meg, amelyek az óriáscsillag lassú fényességváltozásait okozhatják: ilyen az égitest magjának és felszínének forgási sebessége közti eltérés, vagy a Betelgeuze kaotikus mágneses terei által létrehozott csillagfoltok. Számításaik szerint az óriáscsillag furcsa viselkedésére az egyetlen lehetséges magyarázat egy társcsillag jelenléte, amely átszeli a Betelgeuze-t körülvevő porfelhőket. Ők egy a Napnál kicsit nagyobb kísérő jelenlétét jelzik előre.

„Mindkét csillag a közös tömegközéppont körül kering, ez megmagyarázza a sebességváltozásokat, és hatással van a Betelgeuze-t körülvevő porra, ami igazolja a fényességváltozásokat.” – mondta Molnár László. „Ez határozottan megváltoztatja a Betelgeuze-ről alkotott képünket. Először alig fogtuk fel, hogy egy ilyen alaposan tanulmányozott csillagnak lehet egy még fel nem fedezett társa!”

A Betelgeuze fényességének (fent) és radiális sebességének (lent) változása egymáshoz képest, a 2170 napos lassú másodlagos periódussal. A szürke pontok a csillag pulzációját is tartalmazó mérési adatok. Goldberg és munkatársai szerint a kísérő kitisztítja a körülötte lévő térrészt, és a kevesebb por miatt ekkor több fény érkezik hozzánk a Betelgeuze felszínéről. (Forrás: Goldberg et al., 2024)

Ha a Betelgeuze valóban nincs egyedül, az drámai hatással lehet a jövőjére. Ez különösen igaz annak fényében, hogy MacLeod kutatócsoportja szerint a társcsillag pályája instabil, és egyre kaotikusabbá válik, amíg végül a Betelgeuze el nem nyeli 10 ezer év múlva. „A két csillag magjának egyesülésekor drámai anyagkiáramlás mehet végbe.” – mondja Oudmaijer. Tekintve, hogy a Betelgeuze a hozzánk legközelebbi vörös szuperóriás, valószínűleg felejthetetlen látványban lesz részünk.”

Ha valóban létezik a társcsillag, miért telt ilyen sok időbe megtalálni? „Sokkal halványabb, mint a Betelgeuze, és ugyanakkora az effektív hőmérséklete.” – mondja Dimitris Stamatellos (University of Central Lancashire, UK), aki szintén nem volt tagja a kutatócsoportnak. „A Betelgeuze emiatt minden hullámhosszon túlragyogja.”

„Az ehhez hasonló munkák megmutatják az archív adatok fontosságát.” – teszi hozzá Stamatellos. Ezek az adatok főként a Betelgeuze-höz hasonló vörös szuperóriás csillagok esetében fontosak, amelyeknek a fényessége nagyon változékony az erősen konvektív, forró foltokkal és örvényekkel teli felszíniük miatt. „Nagyobb adathalmazok segítségével megbizonyosodhatunk arról, hogy ezt a változékonyságot egy társcsillag mozgása okozza.” – mondja.

Most, hogy a csillagászok már tudják, mit kell keresniük, hamarosan lehetőségük nyílik arra, hogy követlenül észleljék az égitestet, és megerősítsék egy jövőbeni ütközés lehetőségét. A két év múlva felbocsátandó Nancy Grace Roman-űrtávcső elég nagy kontraszttal és felbontással fog rendelkezni a Betelgeuze lehetséges társának észleléséhez. Ezzel egyszer és mindenkorra lezárhatná ezt az évszázados rejtélyt.

Forrás: Sky & Telescope, Gizmodo