Bild wikipedia Betelgeuses position på stjärnhimlen (den röda pilen). Betelgeuse är en klarröd mycket stor stjärna (vars troliga framtid är att bli en supernova) som ses i stjärnbilden Orions axel. Den har länge fascinerat både astronomer och amatörastronomer då den i slutet av 2019 och början av 2020 dramatiskt mattades av i sken till sitt svagaste sedan ett sekel tillbaks, den tid man haft uppsikt över stjärnan. Nu visar en ny studie med hjälp av USA:s National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (NSF VLA) och Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) att stjärnans utvidgade atmosfär till stor del har återhämtat sig från den händelsen och samma data visar övertygande att Betelgeuses atmosfär aktivt stördes av en närliggande stjärna.
Resultaten av studien under ledning av Dr. Lynn D. Matthews, huvudforskare och biträdande direktör vid MIT Haystack Observatory, tillsammans med kollegor från Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, University of Manchester och European Southern Observatory baseras på observationer vid sju radiofrekvenser från 22 GHz till 485 GHz insamlade mellan 2021 och 2026. Eftersom radiovågor med olika frekvenser undersöker olika djup i en stjärnas atmosfär gjorde den kombinerade NSF VLA- och ALMA-data det möjligt för teamet att bygga en lager för lager-bild av Betelgeuses atmosfär från strax ovanför dess synliga yta ut till flera gånger stjärnans radie.
"Det var kombinationen av den datan från NSF VLA och ALMA som gav oss ett övertygande slutresultat." beskriver Matthews.
2019, månader före den stora dimmningen (när Betelgeuse sköt ut en miljard ton solmaterial och delvis blockerade vår sikt), hade det i en studie ledd av Matthews funnits att Betelgeuses atmosfär vid olika radiovåglängder var ovanligt kall, något som forskarna föreslog var att en chockvåg utlöst av konvektion djupt inne i stjärnan som hade stört gasen i dess yttre atmosfärlager. Något som lade grunden till det massiva dammiga utbrott som följde. De nya observationerna visar att ljusstyrkan från stjärnans atmosfär vid samma våglängder sedan dess har stigit tillbaka till de nivåer den hade innan dimmningen. Stjärnans gas mäter nu omkring 3200 grader Celcius (jämförbart med Betelgeuses egen yttemperatur 3400 Celcius ) ut till nära en radie på cirka 2,7 gånger stjärnans egen storlek.
Forskarteamet bekräftade också ett länge misstänkt "temperaturminimum" i Betelgeuses atmosfär ett kallt lager inklämt mellan stjärnans synliga yta och kromosfären ovanför. Högfrekventa ALMA-mätningar, som nådde närmare stjärnans yta än någonsin tidigare visade att gastemperaturen sjönk till ungefär 1900 grader Celcius över 1 000 grader kallare än fotosfären själv. Det kalla lagret sammanfaller med den så kallade "MOLsfären", ett skal av molekylär gas som länge härletts från infraröda observationer men sällan undersökts så direkt i radiovåglängder.
Kanske det mest slående resultatet gäller Betelgeuses nyligen identifierade följeslagarstjärna, Siwarha, vars existens föreslogs 2024 för att förklara stjärnans mystiska 2100-dagars ljusstyrkedämpning och som sedan dess har bekräftats av direktavbildning och spektroskopiska studier. Eftersom Betelgeuse betyder "al-Jawzas hand" på arabiska, kallades följeslagarstjärnan Siwarha, vilket betyder "hennes armband."
Siwarha tros kretsa djupt inne i Betelgeuses utvidgade atmosfär, på ett avstånd som bara är ungefär dubbelt så stort som Betelgeuses radie. Matthews beskriver: "Denna följeslagare kretsar så nära stjärnan att den faktiskt passerar genom dess utvidgade atmosfär." Den lämnar troligen ett spår på sin väg när den svävar genom Betelgeuses atmosfär”. Även om Siwarha själv sannolikt är alldeles för svaglysande för att upptäckas direkt i radiovåglängder, teamet beräknade att den skulle vara tiotals till hundratals gånger för svaglysande för att ses i deras observationer verkar dess gravitationella och fysiska närvaro lämna märke i Betelgeuses atmosfär. Genom att mäta den subtila äggliknande formen ("ellipticitet") hos Betelgeuses radiovågutsändande atmosfär över tid fann forskarna att stjärnan blir märkbart mer avlång nära de tidpunkter då följeslagaren förväntas vara som störst separerad från Betelgeuse, och rundare när följeslagaren förväntas passera framför eller bakom stjärnan.
Studiens artikel heter "New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion," och har publicerats i The Astronomical Journal.
