У Бетельгейзе, возможно, есть звёздный компаньон

Графическое изображение Бетельгейзе и Бетель-приятеля. Автор: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

Одна из самых ярких звезд на ночном небе, Бетельгейзе, возможно, не находится на грани взрыва как сверхновая, согласно новому исследованию яркости и потускнения звезды. Вместо этого недавние исследования показывают, что наблюдаемая пульсация звездного света, вероятно, вызвана невидимой звездой-компаньоном, вращающейся вокруг Бетельгейзе.

Официально названный Alpha Ori B, «Betelbuddy» (как называет его астрофизик Джаред Голдберг) действует как снегоочиститель, вращаясь вокруг Бетельгейзе, отталкивая с пути пыль, блокирующую свет, и временно делая Бетельгейзе ярче. Голдберг и его коллеги представляют свои симуляции этого процесса в статье, принятой к публикации в The Astrophysical Journal. Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.

«Мы исключили все внутренние источники изменчивости, которые могли бы придумать, чтобы объяснить, почему осветление и затемнение происходит таким образом», — говорит Голдберг, ведущий автор исследования и научный сотрудник Flatiron в Центре вычислительной астрофизики Института Флэтайрон. «Единственная гипотеза, которая, казалось, подходила, заключается в том, что у Бетельгейзе есть компаньон».

Голдберг выступил соавтором исследования совместно с Меридит Джойс из Университета Вайоминга и Ласло Молнаром из обсерватории Конколи в Исследовательском центре астрономии и наук о Земле HUN-REN в Венгрии.

Раскрытие «приятеля Бетеля»

Бетельгейзе — красная гигантская звезда, примерно в 100 000 раз ярче нашего Солнца и более чем в 400 миллионов раз больше его по объему. Звезда приближается к концу своего жизненного цикла, и когда она умрет, последующий взрыв будет достаточно ярким, чтобы его можно было видеть днем в течение нескольких недель.

Астрономы могут предсказать, когда Бетельгейзе умрет, фактически «проверив ее пульс». Это переменная звезда, то есть она становится ярче и тусклее, пульсируя как сердцебиение. В случае Бетельгейзе есть два сердцебиения: одно, которое пульсирует на временной шкале чуть дольше года, и другое, которое пульсирует на временной шкале около шести лет.

Инфографика, описывающая, как Betelbuddy влияет на видимую яркость Бетельгейзе. Автор: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

Одним из таких сердцебиений является фундаментальная мода Бетельгейзе, характерная для самой звезды картина яркости и затемнения. Если фундаментальная мода звезды — это ее длинномасштабное сердцебиение, то Бетельгейзе может быть готова взорваться раньше, чем ожидалось. Однако, если ее фундаментальная мода — это ее короткомасштабное сердцебиение, как предполагают некоторые исследования, то ее более длительное сердцебиение — это явление, называемое длинным вторичным периодом. В этом случае это более длительное яркость и затемнение было бы вызвано чем-то внешним по отношению к звезде.

Ученые до сих пор не знают наверняка, что является причиной длинных вторичных периодов, но одна из ведущих теорий заключается в том, что они возникают, когда у звезды есть компаньон, который вращается вокруг нее и проносится через космическую пыль, которую производит и выбрасывает звезда. Вытесненная пыль изменяет количество звездного света, достигающего Земли, изменяя видимую яркость звезды.

Исследователи исследовали, могли ли другие процессы вызвать длительный вторичный период, например, встряхивание недр звезды или периодические изменения в мощном магнитном поле звезды. После объединения данных прямых наблюдений Бетельгейзе с передовыми компьютерными моделями, имитирующими активность звезды, команда пришла к выводу, что Betelbuddy является наиболее вероятным объяснением.

«Ничего больше не сложилось», — говорит Голдберг. «По сути, если нет Betelbuddy, то это означает, что происходит что-то гораздо более странное — что-то, что невозможно объяснить с помощью современной физики».

Группе ученых еще предстоит точно определить, что представляет собой Бетель-приятель, но они предполагают, что это звезда, масса которой в два раза превышает массу Солнца.

«Более экзотическая гипотеза, которая мне лично нравится, хотя мнения моих соавторов могут отличаться, заключается в том, что компаньон — это нейтронная звезда — ядро звезды, которая уже стала сверхновой», — говорит она. «Однако в этом случае мы ожидали бы увидеть доказательства этого с помощью рентгеновских наблюдений, а их нет. Я думаю, нам следует поискать еще раз».

Положение Бетельгейзе в созвездии Ориона. Автор: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

Новый взгляд на старую звезду

Далее команда попробует себя в роли папарацци и попытается сфотографировать Бетель-Бадди с помощью телескопов, поскольку потенциальное окно видимости будет около 6 декабря.

«Нам нужно подтвердить, что Betelbuddy действительно существует, поскольку наш результат основан на выводе, а не на прямом обнаружении», — говорит Молнар. «Поэтому сейчас мы работаем над предложениями по наблюдению».

Исследователи отмечают, что данное исследование стало возможным только благодаря командной научной работе.

«Без каждого из нас, кто рассматривал эту проблему с совершенно разных сторон — Ласло как эксперт по космическим наблюдениям и анализу данных, Джаред как человек, изучающий и моделирующий массивные звезды, и я как разработчик 1D-моделей — работа была бы невозможна», — говорит Джойс. «Я хочу поблагодарить Flatiron Center for Computational Astrophysics в частности за создание среды, в которой возможно объединение столь разнообразного круга ученых».

Команда также рада получить новую информацию о давно изучаемом небесном теле.

Бетельгейзе «была объектом бесчисленных исследований с момента зарождения современной астрофизики», — говорит Мольнар. «И все же есть еще место для новых значительных открытий: в данном случае, звезда, похожая на Солнце, скрывается на виду, в необъятном сиянии красного сверхгиганта. Вот что волнует меня больше всего».

Больше информации: Jared A. Goldberg et al, A Buddy for Betelgeuse: Binarity as the Origin of the Long Secondary Period in $α$ Orionis, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.09089

Источник: Simons Foundation