Астрономи вперше зобразили супутника Бетельгейзе

Багато з нас знайомі з Бетельгейзе (також відомою як альфа Оріона), яскравою зіркою на плечі сузір'я Оріона. Це червоний надгігант, що знаходиться на відстані від 400 до 550 світлових років від Землі. Бетельгейзе має масу приблизно в 14 разів більшу за масу Сонця і є досить молодою зіркою у порівнянні з нашою. Її вік оцінюється не більше ніж у 10 мільйонів років, що свідчить про швидку еволюцію від протозірки до червоного гіганта, який ми спостерігаємо сьогодні. Цей життєвий цикл означає, що Бетельгейзе вибухне як наднова у відносно близькому майбутньому — протягом наступних 100 000 років.

Астрономи зацікавлені в цій зірці і спостерігають за нею вже десятиліттями, використовуючи детектори різних довжин хвиль з Землі та космосу. Яскравість і пульсації Бетельгейзе ускладнюють визначення її точного діаметра з часом. Яскравість Бетельгейзе приховує можливі супутники, які вона могла б затінювати, але астрономи підозрювали, що за її яскравістю ховається таємний супутник. Інші телескопи та методи виявили натяки на його існування, але до недавнього часу було мало позитивних доказів того, що така зірка дійсно існує.

Це зображення є кольоровим композитом, створеним на основі експозицій з Цифрового небесного огляду 2 (DSS2). Поле зору приблизно 2.0 x 1.5 градусів. Courtesy ESO/Digitized Sky Survey 2. Аcknowledgment: Davide De Martin.

Тепер, вперше, астрономи, використовуючи Великий телескоп в Чилі, оголосили про найчіткіше зображення того, що, здається, є супутником Бетельгейзе. Його назвали Бетельгейзе B, з прізвиськом Сіваха, і, за словами астронома Мігеля Монтардеса, який очолив команду спостережень, його маса становить приблизно 2 або 3 маси Сонця. "Це висновок столітнього пошуку," — зазначив Монтардес. "Чесно кажучи, я думав, що не маємо чутливості для виявлення Бетельгейзе B, як це було передбачено. Оскільки він масивніший, ніж передбачалося, ми його бачимо!" Спочатку вважалося, що його маса приблизно дорівнює масі Сонця, але нові спостереження показали, що Бетельгейзе B має близько двох-трьох мас Сонця. "Факт, що ми все ще можемо виявити сусідній супутник, масивніший і яскравіший за Сонце, навколо такої добре вивченої зірки, є вражаючим," — сказав Монтардес. "Це один із найкращих моментів у науці: бачити щось нове, несподіване."

Це зображення, зроблене з використанням Великого телескопа ESO (VLT), показує найчіткіше зображення, яке коли-небудь було отримано, ймовірно, Бетельгейзе B (з прізвиськом Сіваха), зірки, що обертається навколо Бетельгейзе. Зображення було зроблено з використанням інструменту SPHERE у грудні 2024 року, коли супутник, як очікувалося, був найдалі від Бетельгейзе, як видно з Землі. Коло вказує на розмір Бетельгейзе, який було видалено. Яскраве джерело зліва, позначене прицілом, відповідає Бетельгейзе B. Credit: ESO/M. Montargès et al.

Пошуки супутника Бетельгейзе

Астрономи давно підозрювали, що Бетельгейзе має супутника, і знаходили спокусливі докази його існування. Але завжди було важко його помітити через яскравість Бетельгейзе та варіації в її світності. Бетельгейзе сама по собі, здається, вмонтована в асиметричну оболонку матеріалу, який вона викинула за час свого старіння. Це досить нормально для такого надгіганта, як цей, у процесі еволюції. Це відбувається, оскільки зірка перейшла в період еволюції, коли вона зупинила злиття водню в своєму ядрі. Ця зміна призвела до викидів маси матеріалу, що зараз видно навколо зірки.

Інфрачервоний вигляд Бетельгейзе, отриманий за допомогою камери VISIR на Великому телескопі в Чилі. Він показує обсяг матеріалу, що викидається в космос в процесі старіння Бетельгейзе. Цей викид маси є критично важливою частиною її зіркової еволюції. Маленьке червоне коло в центрі має діаметр приблизно в чотири з половиною рази більший за орбіту Землі і представляє місце видимої поверхні Бетельгейзе. Чорний диск відповідає дуже яскравій частині зображення, яка була замаскована, щоб дозволити побачити тьмяну туманність. Courtesy ESO/P. Kervella.

Бетельгейзе є пульсуючою змінною зіркою, що викликає зміни її яскравості з часом внаслідок зміни розміру та температури. У 2019 році спостерігачі почали помічати, що Бетельгейзе проходить через несподівану фазу затемнення. Зображення та дані з телескопа Хаббл показали ознаки щільного матеріалу, що рухається через атмосферу Бетельгейзе перед тим, як бути викинутим у космос. Спостерігачі дійшли висновку, що, оскільки гарячий матеріал охолоджувався, він утворював хмару пилу, яка тимчасово блокувала світло зірки. Астрономи також припустили, що плями на зірці можуть затемнювати її. Такі варіації в яскравості, ймовірно, ускладнили пошук супутньої зірки. Більш свіжі спостереження Хаббла Бетельгейзе, здається, виявили сильні докази сліду щільного газу, що обертається через атмосферу зірки. Цей слід викликаний Бетельгейзе B/Сіваха, коли він обертається навколо спільного центру тяжіння з самою Бетельгейзе.

Бетельгейзе B було безпосередньо зображено, незважаючи на яскравість Бетельгейзе, коли астрономи використовували інструмент SPHERE на VLT. Команда застосувала екстремну адаптивну оптику, а потім виконала обробку зображень на отриманих даних. Хоча супутник дійсно присутній, астрономи ще не визначили, чи він гравітаційно пов'язаний. Бетельгейзе B, ймовірно, є молодою зіркою типу B головної послідовності з масою від 2.6 до 3.1 маси Сонця.

Спостереження системи Бетельгейзе

VLT став першим телескопом, який безпосередньо зобразив зірку, але інші телескопи також намагалися побачити супутника, зокрема телескоп Gemini North на Гаваях. За словами співавтора дослідження Ентоні Бокалетті, подальші спостереження допоможуть підтвердити це відкриття. "Це вражаюче бачити, як SPHERE та вдосконалені методи постобробки, спочатку розроблені для пошуку екзопланет, також успішно виявляють супутник навколо масивної, еволюціонуючої зірки, як Бетельгейзе," — сказав Бокалетті. "Щоб бути впевненими, що супутник дійсно існує, нам ще потрібно спостерігати його через рік з іншого боку зірки, але є дуже мало місця для сумнівів," — додає Монтардес.

Недавнє затемнення Бетельгейзе викликало багато запитань щодо її тривалості життя. Астрономи припускали, що зірка може бути на межі вибуху наднової. Виявлення пилових хмар зменшило деякі з цих спекуляцій, і, здається, зірка не вибухне на шматки найближчим часом.

Присутність супутника спонукала астрономів дослідити, як він може вплинути на очікуваний вибух наднової Бетельгейзе. "Питання дійсно відкрите, чи вплине цей супутник на еволюцію червоного надгіганта," — сказав Монтардес.

Якщо еволюція Бетельгейзе проходитиме, як очікується, протягом наступних 100 000 років, вона пройде через катастрофічну фазу викиду маси, а те, що залишиться, колапсує на ядро зірки. Це стисне ядро в залишок — можливо, нейтронну зірку або навіть чорну діру. Світло від вибуху освітить наше нічне небо протягом кількох місяців, перш ніж згаснути. Супутник може бути повністю знищений вибухом, або, можливо, залишок його також виживе. Але поки що астрономи продовжать спостережувати за Бетельгейзе та її супутником, щоб остаточно підтвердити існування, характеристики та вплив Сівахи на її більшу супутницю, поки Бетельгейзе повільно рухається через старість.