Hubble ve a la estrella supergigante roja Betelgeuse recuperándose lentamente después de volar su parte superior.

Esta ilustración muestra los cambios en el brillo de la estrella supergigante roja Betelgeuse, luego de la eyección masiva titánica de una gran parte de su superficie visible. El material que escapaba se enfrió para formar una nube de polvo que temporalmente hizo que la estrella se viera más tenue, vista desde la Tierra. Esta convulsión estelar sin precedentes interrumpió el período de oscilación de 400 días de duración de la estrella monstruosa que los astrónomos habían medido durante más de 200 años. El interior ahora puede estar moviéndose como un postre de gelatina. Créditos de la ilustración: NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI).

Resumen

Una estrella monstruosa tuvo una titánica explosión nunca antes vista

La estrella Betelgeuse aparece como un brillante punto de luz rojo rubí parpadeante en el hombro superior derecho de la constelación de invierno Orión el Cazador. Pero cuando se ve de cerca, los astrónomos la reconocen como un monstruo hirviente con un latido de pulsaciones regulares de 400 días. Esta estrella envejecida se clasifica como una supergigante porque se ha hinchado hasta un asombroso diámetro de aproximadamente mil millones de millas (mil seiscientos millones de kilómetros). Si se colocara en el centro de nuestro Sistema Solar, alcanzaría la órbita de Júpiter.

El destino final de la estrella es explotar como una supernova. Cuando eso finalmente suceda, será brevemente visible en el cielo diurno desde la Tierra. Pero ahora hay muchos fuegos artificiales antes de la detonación final. Los astrónomos que utilizan el Hubble y otros telescopios han deducido que la estrella arrancó una gran parte de su superficie visible en 2019. Esto nunca antes se había visto en una estrella. Nuestro petulante Sol pasa rutinariamente por eyecciones masivas de su atmósfera exterior, la corona. Pero esos eventos son órdenes de magnitud más débiles que lo que se vio en Betelgeuse.

La primera pista llegó cuando la estrella se oscureció misteriosamente a fines de 2019. Una inmensa nube de polvo oscuro se formó a partir de la superficie expulsada a medida que se enfriaba. Los astrónomos ahora han ensamblado un escenario para la agitación. Y la estrella sigue recuperándose lentamente; la fotosfera se está reconstruyendo. Y el interior resuena como una campana golpeada con un mazo, interrumpiendo el ciclo normal de la estrella. Esto no significa que la estrella monstruosa vaya a explotar pronto, pero las convulsiones de la última etapa de su vida pueden seguir asombrando a los astrónomos.

Al analizar los datos del telescopio espacial Hubble de la NASA y varios otros observatorios, los astrónomos han concluido que la estrella supergigante roja brillante Betelgeuse literalmente explotó en 2019, perdiendo una parte sustancial de su superficie visible y produciendo una gigantesca eyección de masa superficial (Surface Mass Ejection, SME). Esto es algo nunca antes visto en el comportamiento de una estrella normal.

Nuestro Sol rutinariamente expulsa partes de su tenue atmósfera exterior, la corona, en un evento conocido como eyección de masa coronal (CME). ¡Pero la SME de Betelgeuse lanzó 400 mil millones de veces más masa que una CME típica!

La estrella monstruosa todavía se está recuperando lentamente de esta catastrófica agitación. «Betelgeuse continúa haciendo algunas cosas muy inusuales en este momento; el interior está como rebotando», dijo Andrea Dupree del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts.

Estas nuevas observaciones arrojan pistas sobre cómo las estrellas rojas pierden masa al final de sus vidas a medida que se consumen sus hornos de fusión nuclear, antes de explotar como supernovas. La cantidad de pérdida de masa afecta significativamente su destino. Sin embargo, el comportamiento sorprendentemente petulante de Betelgeuse no es evidencia de que la estrella esté a punto de explotar pronto. Entonces, el evento de pérdida de masa no es necesariamente la señal de una explosión inminente.

Dupree ahora está reuniendo todas las piezas del rompecabezas del comportamiento petulante de la estrella antes, después y durante la erupción en una historia coherente de una convulsión titánica nunca antes vista en una estrella envejecida.

Esto incluye nuevos datos espectroscópicos y de imágenes del observatorio robótico STELLA, el espectrógrafo ‘Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph’ (TRES) del Observatorio Fred L. Whipple, la nave espacial del Observatorio de Relaciones Terrestres Solares de la NASA (STEREO-A)el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y la Asociación Estadounidense de Observadores de Estrellas Variables (AAVSO). Dupree enfatiza que los datos del Hubble fueron fundamentales para ayudar a resolver el misterio.

«Nunca antes habíamos visto una gran eyección de masa de la superficie de una estrella. Nos quedamos con algo que no entendemos completamente. Es un fenómeno totalmente nuevo que podemos observar directamente y resolver los detalles de la superficie con el Hubble. Estamos viendo la evolución estelar en tiempo real».

El estallido titánico en 2019 posiblemente fue causado por una columna de convección, de más de un millón de millas (mil seiscientos millones de kilómetros) de diámetro, que burbujeaba desde el interior de la estrella. Produjo choques y pulsaciones que volaron una parte de la fotosfera dejando a la estrella con una gran superficie fría debajo de la nube de polvo producida por el enfriamiento de la fotosfera. Betelgeuse ahora está luchando para recuperarse de esta lesión.

Con un peso aproximadamente varias veces mayor que el de nuestra Luna, la pieza fracturada de fotosfera salió disparada hacia el espacio y se enfrió para formar una nube de polvo que bloqueó la luz de la estrella vista por los observadores de la Tierra. El oscurecimiento, que comenzó a fines de 2019 y duró algunos meses, fue fácilmente perceptible incluso para los observadores aficionados que observaban el cambio de brillo de la estrella. Betelgeuse, una de las estrellas más brillantes del cielo, se encuentra fácilmente en el hombro derecho de la constelación de Orión.

Aún más fantástico, la frecuencia de pulsación de 400 días de la supergigante ya no existe, quizás al menos temporalmente. Durante casi 200 años, los astrónomos han medido este ritmo como evidente en los cambios en las variaciones de brillo y los movimientos de la superficie de Betelgeuse. Su interrupción da fe de la ferocidad de la explosión.

Las celdas de convección del interior de la estrella, que impulsan la pulsación regular, pueden estar chapoteando como la tina de una lavadora desequilibrada, sugiere Dupree. Los espectros de TRES y Hubble implican que las capas externas pueden volver a la normalidad, pero la superficie sigue rebotando como un de postre de gelatina mientras la fotosfera se reconstruye.

Aunque nuestro Sol tiene eyecciones de masa coronal que expulsan pequeños fragmentos de la atmósfera exterior, los astrónomos nunca habían presenciado que una cantidad tan grande de la superficie visible de una estrella fuera expulsada al espacio. Por lo tanto, las eyecciones de masa superficial y las eyecciones de masa coronal pueden ser eventos diferentes.

Betelgeuse ahora es tan grande que si reemplazara al Sol en el centro de nuestro Sistema Solar, su superficie exterior se extendería más allá de la órbita de Júpiter. Dupree usó el Hubble para resolver puntos calientes en la superficie de la estrella en 1996. Esta fue la primera imagen directa de una estrella distinta del Sol.

El Telescopio Espacial Webb de la NASA puede detectar el material expulsado en luz infrarroja a medida que continúa alejándose de la estrella.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC.

Fuente: Hubblesite.org

Artículo original: Hubble sees red supergiant star Betelgeuse slowly recovering after blowing its top‘. Release ID: 2022-037, August 11, 2022.

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«Nuestro resultado inicial, utilizando mediciones estelares en los dos primeros años de TESS, muestra que podemos determinar las masas y los tamaños de estas gigantes oscilantes con una precisión que solo mejorará a medida que avance TESS», dijo Marc Hon, miembro del Hubble de la NASA en la  Universidad de Hawai porque nos permite realizar estas mediciones de manera uniforme en casi todo el cielo».

Esta visualización muestra la nueva muestra de estrellas gigantes rojas oscilantes (puntos de colores) descubiertas por el Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito de la NASA. Los colores corresponden a cada franja de cielo de 24 por 96 grados observada durante los dos primeros años de la misión. Luego, la vista cambia para mostrar las posiciones de estas estrellas dentro de nuestra galaxia, según las distancias determinadas por la misión Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea). La escala muestra las distancias en kiloparsecs, cada una de las cuales equivale a 3260 años luz, y se extiende a casi 20 000 años luz del Sol. Descargue videos e imágenes de alta resolución del Scientific Visualization Studio de la NASA.
Crédito: Kristin Riebe, Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam
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