Oude en moderne waarnemingen beschrijven een aantal grote veranderingen in de persoonlijkheid van de ster
Betelgeuze, de heldere rode ster (links) in het sterrenbeeld Orion, heeft zijn uiterlijk in zowel het oude als het recente verleden veranderd.
De ster Betelgeuze is altijd een diva geweest.
Astronomen van de oudheid tot nu hebben de rode superreus aan de schouder van het sterrenbeeld Orion zien pulseren, en de ster heeft voortdurend een show gegeven, suggereren twee nieuwe studies. Betelgeuze is mogelijk nog steeds aan het herstellen van een diepe verduistering van een paar jaar geleden, meldt een team. En de ster lijkt 2000 jaar geleden zijn roodachtige toneelmake-up te hebben aangebracht, waarvoor hij geel droeg, zegt een ander team.
Samen zouden deze studies onderzoekers kunnen vertellen hoe sterren hun ingewanden de ruimte in spuwen en een hint geven over hoe lang het zal duren voordat Betelgeuze explodeert in een supernova.
“Deze ster houdt je altijd voor de gek”, zegt astronoom Edward Guinan van de Villanova University in Pennsylvania, die Betelgeuze decennia lang heeft bestudeerd en niet betrokken was bij de nieuwe werken. “Je denkt dat je het hebt, en ineens verandert het.”
De “grote verduistering”
Eind 2019 trok Betelgeuze de aandacht van astronomen toen het plotseling enkele maanden donker werd – een gebeurtenis die astronomen nu het Grote Dimmen noemen. Maanden van daaropvolgende observaties leidden onderzoekers tot een verklaring: de ster had een grote plasmabel uitgehoest. Dat materiaal koelde af, condenseerde tot stof en blokkeerde maanden later het gezicht van de ster vanuit het perspectief van de aarde (SN: 29/11/20). Het oppervlak van de ster koelde ook af, wat bijdroeg aan het dimmen (SN: 16/6/21).
Maar wat er daarna gebeurde was even verrassend, melden astrofysicus Andrea Dupree en collega’s in een paper die op 2 augustus is ingediend bij arXiv.org. De regelmatige pulserende helderheid van de ster, zo lijkt het, ging helemaal uit de bol.
In zijn leven zonder Great Dimming was de helderheid van Betelgeuze op een quasi-periodieke dimmerschakelaar. Terwijl de ster in- en uitademde – uitbollend voordat hij weer naar beneden krimpt – ging zijn helderheid op en neer. “200 jaar lang had het een mooie, 400-daagse oscillatie in helderheid”, zegt Dupree van het Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts. “Maar dat is nu weg.”
Die regelmatige drumbeat is sindsdien grillig geworden. In plaats van een regelmatig dreunen, zijn de trillingen “als een ongebalanceerde wasmachine, die ‘wonka wonka wonka’ gaat”, zegt Dupree.
De wankelheid is een teken dat de ster worstelt om te herstellen van het verlies van materiaal in 2019, zegt Dupree. Ze berekent dat Betelgeuze meerdere malen de massa van de maan van het oppervlak heeft uitgestoten, waardoor een grote koele plek achterbleef. Het oppervlakteplasma van de ster klotst in het rond terwijl het terugkeert naar evenwicht.
Verloren ritme
De helderheid van Betelgeuze, of stellaire magnitude, veranderde vroeger met een stabiel ritme van 400 dagen (stippellijn). Maar kort na de Great Dimming begin 2019 werden de helderheidsveranderingen grillig. De verschillende plotsymbolen en kleuren duiden metingen van stellaire magnitudes van verschillende observatoria aan.
De helderheid van Betelgeuze in de loop van de tijd, 2019-2022
Als dit beeld klopt, betekent dit dat rode superreuzen zoals Betelgeuze materiaal in discrete uitbarstingen in de interstellaire ruimte kunnen spuiten, in plaats van in een continue stroom. Dat is belangrijk om te weten, omdat veel van de elementen waaruit planeten en mensen bestaan, werden gevormd in sterren die ondergaan wat Betelgeuze nu doormaakt. Het bestuderen van de groeipijnen en doodsstrijd van Betelgeuze kan ons iets vertellen over onze eigen oorsprong.
Maar hoewel dit beeld van Betelgeuze bij elkaar blijft, is het nog steeds speculatief, waarschuwt Guinan.
Een verstorende factor is een nieuwe reeks waarnemingen van Betelgeuze tijdens de periode van vier maanden waarin het meestal uit het zicht is. Elk jaar van mei tot en met augustus staat Betelgeuze vanuit het perspectief van de aarde te dicht bij de zon om ’s nachts te kunnen zien. Meestal laat dat een gat achter in de datasets van astronomen die het periodieke gedrag volgen.
Maar amateur-waarnemer Otmar Nickel uit Mainz, Duitsland, ontwikkelde een techniek om de helderheid van Betelgeuze te meten met behulp van meerdere foto’s gemaakt gedurende de dag. Dupree’s paper is de eerste die die daggegevens bevat.
“Dat is cool”, zegt Guinan. “Je kunt de ster het hele jaar door volgen.”
Die extra observaties kunnen terugkerende veranderingen onthullen die er altijd zijn geweest, in plaats van iets echt nieuws op te pikken. “Die kleine variaties die je ziet… kunnen gemakkelijk aanwezig zijn vlak voor de Grote Verduistering”, zegt Guinan.
Het team van Dupree voorspelt dat het verloren stof van Betelgeuze in 2023 zichtbaar kan worden voor sommige telescopen op aarde. “Dat zou het bewijs zijn” dat de helderheidsveranderingen het gevolg waren van een enkele uitbarsting, zegt Guinan.
Geel zien
The Great Dimming is niet de eerste keer dat mensen een grote verandering in de persoonlijkheid van Betelgeuze hebben geregistreerd. Twee millennia geleden, de ster was een heel andere kleurmelden astrofysicus Ralph Neuhäuser en collega’s in een paper in de pers in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.
Het team analyseerde oude beschrijvingen van meer dan 200 sterren waarvan de kleuren de afgelopen paar duizend jaar met het blote oog zichtbaar hadden moeten zijn. De meeste sterren die in de menselijke geschiedenis zijn waargenomen, hadden in het verleden dezelfde kleur als ze vandaag worden weergegeven, ontdekte het team. Maar Betelgeuze niet.
De oude Romeinse astronoom Gaius Julius Hyginus, die leefde van ongeveer 64 voor Christus tot 17 na Christus, en wordt verondersteld het Latijnse werk te hebben geschreven De Astronomia, beschreef dat de ster in de rechterschouder van Orion een kleur heeft die lijkt op Saturnus – die geel is. Astroloog en archivaris Sima Qian, werkzaam tijdens de Chinese Han-dynastie rond 100 voor Christus, beschreef de ster onafhankelijk van elkaar als geel. Waarnemers uit andere oude culturen lieten Betelgeuze opvallend buiten hun lijst met rode sterren.
“Ik dacht: ‘Oh, hoe kan dit?'”, zegt Neuhäuser van AIU Jena in Duitsland. “Ik had zo’n resultaat niet verwacht … om een ster te vinden die in historische tijd van kleur verandert.”
De kleur van een ster is een teken van zijn evolutiestadium (SN: 23-7-21). Wanneer sterren door de waterstofbrandstof in hun kernen branden, blazen ze op en stoten gassen de ruimte in. Door die expansie daalt hun oppervlaktetemperatuur en veranderen ze in vrij korte tijd van blauw in rood – ongeveer 10.000 jaar voor een gigantische ster als Betelgeuze, die ongeveer 14 keer zo zwaar is als de zon.
Die relatief recente kleurverandering suggereert dat Betelgeuze net het einde van zijn waterstofverbrandende leven heeft bereikt en de rode superreus is geworden die we nu kennen terwijl menselijke waarnemers toekeken.
“Het is volledig in overeenstemming met astrofysische kennis”, zegt Neuhäuser. “Het had kunnen worden verwacht, maar niemand heeft het echt gecontroleerd.”
Dat resultaat betekent dat iedereen die wacht tot Betelgeuze supernova wordt, heel lang moet wachten. Als de ster in de afgelopen millennia net een superreus is geworden, heeft hij nog meer dan 1 miljoen jaar te gaan voor de hausse.
