Betelgeuse è quasi il 50% più luminosa del normale. Che cosa sta succedendo?

La supergigante rossa Betelgeuse. La sua attività può confondere, e l’attuale schiarita non aiuta.

Ogni volta che succede qualcosa a Betelgeuse, proliferano le ipotesi di una sua esplosione come supernova. Sarebbe bello se lo facesse. Siamo abbastanza lontani da non subire conseguenze, quindi è divertente immaginare il cielo illuminato in quel modo per mesi.

Ora la stella supergigante rossa si è illuminata di quasi il 50% e le speculazioni si sono moltiplicate.

Betelgeuse esploderà come supernova. Su questo punto c’è un accordo universale. Ma la questione del quando è meno certa. Il comportamento della stella è sconcertante. Come possono i miseri esseri umani scoprirlo?

Betelgeuse non è solo una supergigante rossa, ma anche una stella variabile semiregolare pulsante. Ciò significa che c’è una certa periodicità nelle sue variazioni di luminosità, anche se l’ampiezza può variare. Ha un ciclo di circa 400 giorni in cui la sua luminosità cambia. Ha anche un ciclo più breve di 125 giorni, un altro di 230 giorni e un enorme ciclo di 2.200 giorni, tutti determinati dalle pulsazioni. Tutti questi cicli possono rendere difficile la comprensione della stella.

Un paio di anni fa, Betelgeuse si è oscurata e ci si è chiesti cosa significasse. Si è scoperto che la luminosità della stella non è cambiata. Invece, la stella aveva espulso materiale dalla sua superficie che si era raffreddato in una nube di polvere e aveva bloccato la luce. L’episodio e’ stato chiamato “Il grande oscuramento“.

Questo grafico mostra cosa ha probabilmente causato l’oscuramento di Betelgeuse per un certo periodo nel 2019.

Ora che si sta re-illuminando, attira di nuovo l’attenzione degli scienziati. Vogliono sapere in quale fase evolutiva si trovi e cosa significhi tutta questa attività.

Una nuova ricerca mostra che potrebbe esplodere come supernova prima di quanto ci si aspettasse.

Il nuovo lavoro è “The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods” (Lo stadio evolutivo di Betelgeuse dedotto dai suoi periodi di pulsazione) e il primo autore è Hideyuki Saio dell’Astronomical Institute, Graduate School of Science, della Tohoku University in Giappone. Il Monthly Notices of the Royal Astronomy Society ha accettato l’articolo per la pubblicazione e una versione del documento è disponibile sul server arXiv preprint.

Le parti più succulente delle nuove ricerche spesso occupano i titoli dei giornali. Non ha senso inveire contro questo. È così che funziona l’umanità.

Non ce la prendiamo con la dottoressa Eldridge. Non si sbaglia. È solo che il documento dice che questo è solo uno dei risultati possibili. Ne delinea diversi altri.

Nel loro articolo, gli autori affermano che Betelgeuse potrebbe essere la prossima supernova della Via Lattea, a prescindere da quale delle ipotesi si riveli vera. “Concludiamo che Betelgeuse si trova nella fase avanzata della combustione del carbonio nel nucleo e che è un buon candidato per la prossima supernova galattica“, scrivono gli autori.

Come supergigante rossa, Betelgeuse ha lasciato la sequenza principale. Nel corso della sua storia, durata tra gli 8 e gli 8,5 milioni di anni, ha consumato grandi quantità di idrogeno fondendolo in elio e rilasciando la massa persa da questa fusione come energia. (Ciò significa che non sta più fondendo l’idrogeno in elio come fa il Sole. Quando le stelle come Betelgeuse perdono massa, la loro gravità non riesce più a contenere la pressione verso l’esterno e si espandono in un involucro più voluminoso. Quindi, nonostante la perdita di massa, crescono di dimensioni.

Questo schema mostra la scala della supergigante rossa Betelgeuse e del suo mezzo circumstellare rispetto a quella del sistema solare.

Dopo che le stelle come Betelgeuse lasciano la sequenza principale e non fondono più l’idrogeno in elio nel loro nucleo, le cose cambiano radicalmente. Durante la fase di fusione dell’elio che segue, nel loro nucleo si accumula carbonio. Poi inizia un periodo di combustione del carbonio nel nucleo che produce altri elementi. Gli autori del nuovo lavoro affermano che Betelgeuse si trova nella fase finale di questo periodo.

Ma quanto finale? Quanto tempo rimane? Non c’è ancora una risposta esatta.

“Nonostante la distanza relativamente ridotta dalla Terra, e in un certo senso proprio per questo, è stato difficile ottenere vincoli stretti sulla distanza, la luminosità, il raggio, le masse attuali e quelle della Sequenza Principale di Età Zero (ZAMS), nonché informazioni sullo stato rotazionale interno e sul rimescolamento associato e quindi sullo stato evolutivo di Betelgeuse e su quando potrebbe esplodere“, scrivono gli autori di una nuova revisione di Betelgeuse. Lo ZAMS è particolarmente critico per comprendere lo stadio evolutivo di particolari stelle. È fondamentale, anche se non è l’unico responsabile.

Ma lo studio presenta alcune solide possibilità.

Il lavoro è una combinazione di osservazioni e modelli che si adattano alle osservazioni in modi diversi. È una faccenda complicata, ed è per questo che i titoli che affermano che potrebbe esplodere in decine di anni sono un po’ fuorvianti. Le sfumature raramente attirano l’attenzione.

Questa immagine, basata sui dati della missione Herschel, mostra il mezzo circumstellare (CSM) che circonda Betelgeuse mentre sfreccia nello spazio. A 7 minuti d’arco si nota un bow shock prominente, prova del suo movimento. C’è anche un’altra caratteristica nella CSM a 9 minuti d’arco che potrebbe essere la prova di una fusione passata o dell’espulsione di materiale da Betelgeuse. Betelgeuse è complessa e difficile da comprendere.

Il periodo di combustione del carbonio nel nucleo ha diverse fasi. La difficoltà nel determinare quando Betelgeuse diventerà supernova deriva in parte dal determinare in quale di queste fasi si trova. Betelgeuse pulsa, espelle materiale, ruota e per di più è una stella in fuga che sfreccia nello spazio. Anche la sua distanza da noi è oggetto di dibattito. “Sebbene si trovi a soli 200 parsec dalla Terra, e quindi possa essere risolta spazialmente con una strumentazione adeguata, le incertezze sulla sua distanza rimangono un ostacolo critico per una comprensione più approfondita“, spiega la rivista Betelgeuse.

Ciò che ha attirato l’attenzione di tutti sono queste due frasi della ricerca: “Secondo questa figura, il nucleo collasserà in poche decine di anni dopo l’esaurimento del carbonio. Ciò indica che Betelgeuse è un ottimo candidato per la prossima supernova galattica, che avverrà molto vicino a noi“.

Questa è la cifra di cui si parla.

Questa figura dello studio mostra l’abbondanza di diversi elementi in Betelgeuse. Le abbondanze elementari sono come un’impronta digitale o un’istantanea di ciò che sta accadendo all’interno del nucleo, in quale fase di combustione del carbonio si trova la stella e quando esploderà. I prodotti della fusione del nucleo vengono periodicamente dragati dal nucleo alla superficie per convezione, dando ai ricercatori uno sguardo al nucleo. Ma per stabilire quando esploderà dipende anche dalla massa iniziale della stella, dalla velocità di rotazione e da una serie di altri fattori, tutti difficili da determinare in varia misura.

Ma ciò che non ha attirato altrettanta attenzione è la seguente parte del documento.

“In effetti, non è possibile determinare l’esatto stadio evolutivo, perché le condizioni della superficie non cambiano quasi per niente nella fase finale, vicino all’esaurimento del carbonio e oltre“, scrivono i ricercatori.

Gli astronomi possono vedere solo la superficie, ma è ciò che accade nel profondo della stella che ci racconta la storia.

Gli autori dell’articolo affermano che, in base alle osservazioni, ai dati e alla modellazione, Betelgeuse potrebbe esplodere prima del previsto. Ma – e questo è fondamentale – non sanno in quale fase di combustione del carbonio nel nucleo si trovi la stella. La combustione del carbonio potrebbe continuare a lungo, secondo alcuni modelli che si adattano ai dati.

Ma non tutti concordano sul fatto che Betelgeuse si trovi nella fase di combustione del carbonio nel nucleo. Gli autori della revisione di Betelgeuse affermano che la stella è ancora nella fase dell’elio.

“Poiché la combustione dell’elio nel nucleo è molto più lunga delle fasi di combustione successive, Betelgeuse è molto probabilmente nella fase di combustione dell’elio nel nucleo. Il periodo di pulsazione vincola probabilmente il raggio e la distanza e lo stato evolutivo alla combustione dell’elio nel nucleo“, scrivono i ricercatori, pur riconoscendo che ci sono “argomenti a favore del contrario“.

Un altro modo in cui i ricercatori hanno cercato di determinare la tempistica dell’esplosione della supernova di Betelgeuse è stato quello di far coincidere le sue pulsazioni periodiche con i modelli della stessa.

Questa figura della ricerca presenta quattro modelli che corrispondono ai quattro cicli o periodi di Betelgeuse (alfa Ori). Se non si è astrofisici, la figura è confusa, ma aiuta a illustrare la complessità della previsione dell’esplosione di Betelgeuse e la sua incertezza.

Quando finalmente esploderà – e nessuno è in disaccordo con la sua eventuale esplosione come supernova – non è probabile che produca un’esplosione mortale di raggi gamma come fanno alcune supernove. Anche se espellerà materiale e produrrà potenti radiazioni a raggi X e UV, siamo troppo lontani per esserne colpiti. Sarà invece uno spettacolo di luce visibile a tutta l’umanità, che cambierà per sempre la costellazione di Orione. Gli scienziati dicono che probabilmente si lascerà dietro una stella di neutroni, forse una pulsar che sarà visibile per milioni di anni. L’intero evento, dall’inizio alla fine, sarà un’opportunità senza precedenti per studiare l’evoluzione stellare, le supernove e i resti stellari. Gli scienziati saranno in grado di lavorare a ritroso dall’esplosione a tutte le ricerche fatte, a tutte le osservazioni e ai dati e di individuare dove hanno avuto ragione e dove hanno sbagliato.

La vecchia Betelgeuse insegnerà loro molto.

L’onda d’urto della supernova arriverà tra circa 100.000 anni e sarà facilmente deviata dalla magnetosfera solare. L’effetto maggiore sulla Terra sarà un aumento dei raggi cosmici che colpiranno la nostra atmosfera superiore.

La maggior parte di noi assisterà a questa calamitosa esplosione e siederà in estasi per la potenza della natura, speriamo, mentre altri degenereranno in strane teorie cospirative o in una venerazione quasi religiosa, pseudo-scientifica e di culto.

Se l’umanità sarà ancora in circolazione quando si verificherà il benedetto evento .

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