Czy Betelgeza w ogóle się obraca?

Betelgeza to czerwony olbrzym znajdujący się w gwiazdozbiorze Oriona. Od lat fascynuje astronomów, nie tylko dlatego, że niespodziewanie zgasła, by znów rozbłysnąć, ale również ostatnie badanie wykazało jej superszybką prędkość obrotową, która jest czymś szczególnym w porównaniu do kosmicznych gigantów tego typu.

Jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie półkuli północnej, Betelgeza jest niezwykłego czerwonego koloru. Jest to półregularna gwiazda zmienna, co oznacza, że istnieje pewna regularność w jej zróżnicowanym strumieniu świetlnym, ale zdarzają się sytuacje, trwające od 20 do 2 tys. dni, w których zmienność jest przerywana. Gdyby Betelgeza znalazła się na miejscu naszego Słońca, jej powierzchnia sięgnęłaby orbity Marsa i pochłonęłaby wszystko, co znajduje się pomiędzy.

Wykorzystując Atacama Large Milimeter Array (ALMA) astronomowie stwierdzili, że podobnie jak wszystkie gwiazdy, Betelgeza obraca się wokół własnej osi, ale robi to znacznie szybciej niż oczekiwano. Chłodne gwiazdy, takie jak Betelgeza, rozszerzają się podczas ewolucji i aby zachować pęd, rotacja musi zwolnić. Możliwe jest, że utrata masy spowodowana wiatrami gwiezdnymi jeszcze bardziej zmniejsza prędkość rotacji. Obecna teoria przewiduje, że czerwone olbrzymy obracają się z prędkością około 1 km na sekundę, podczas gdy czerwone supergiganty nieco mniej niż 0,1 km na sekundę.

Przeprowadzono jednak szereg obserwacji co najmniej kilkuset olbrzymich gwiazd obracających się szybciej niż zakładano. W szczególności Betelgeza wykazała szybszą niż oczekiwano rotację wokół własnej osi. Jej szczególne położenie względem Ziemi pozwala dokonać dokładnych pomiarów. Wykazały one, że połowa widzialnej półkuli charakteryzuje się przesunięciem ku fioletowi, a druga połowa ku czerwieni. Co można wykorzystać do dokładnego obliczenia prędkości obrotowej.

W przypadku Betelgezy prędkość radialna zmierzona za pomocą ALMA wyniosła około 5,47 km na sekundę. Wartość ta została porównana z poprzednimi obserwacjami za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, obie wartości okazały się podobne. Jedna z wiodących teorii zakłada ewolucję gwiazd podwójnych jako możliwą przyczynę, a w szczególności fuzję z gwiazdą towarzyszącą o niskiej masie. Nie jest to niezwykły proces, ponieważ jedna trzecia czerwonych supergigantów doświadczyła fuzji z inną gwiazą przed zapadnięciem się jądra.

Badacze wzięli również pod uwagę łączenie się z układami planetarnymi, która może wpływać na prędkość rotacji.

Dzięki narzędziom nie udało się pozyskać pełnych danych, ale zespół przeprowadził symulacje hydrodynamiczne promieniowania 3D czerwonych supergigantów o właściwościach podobnych do Betelgezy. Po uzyskaniu dodatkowych danych badacze doszli do wnisoku, że możliwe jest, że pierwotne obserwacje mogą być błędne, a fałszywe sygnały zostały odebrane z wirującej konwekcyjnej plazmy na powierzchni, a nie z rotacji samej gwiazdy.

Próbując ustalić, czy możliwe jest dokładne zmierzenie prędkości obrotowej czerwonych olbrzymów i supergigantów, naukowcy musieli opracować nowe techniki przetwarzania, aby ustalić prognozy, które mogliby porównać z obserwacjami Betelgezy. Ostatecznie zespół doszedł do wniosku, że aby móc bez wątpienia ustalić, czy Betelgeza i podobne jej czerwone supergiganty obracają się niezwykle szybko czy w ogóle, wymagane są obserwacje w wyższej rozdzielczości niż obecna technologia może wiarygodnie zapewnić.

Emil Gołoś