Toen Betelgeuze, een heldere oranje ster in het sterrenbeeld Orion, eind 2019 en begin 2020 zichtbaar donkerder werd, stonden astronomen voor een raadsel. Een onderzoeksteam heeft nu nieuwe beelden gepubliceerd van het oppervlak van de ster, gemaakt met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), die duidelijk laten zien hoe zijn helderheid veranderde. Het nieuwe onderzoek wijst uit dat de ster gedeeltelijk schuilging achter een stofwolk. Daarmee is het mysterie van de ‘Grote Verduistering’ van Betelgeuze opgelost.
De helderheidsdip van Betelgeuze – die zelfs met het blote oog kon worden opgemerkt – bracht Miguel Montargès en zijn team ertoe om ESO’s VLT eind 2019 op deze ster te richten. Een vergelijking van een foto uit december 2019 met een eerdere opname uit januari van dat jaar toonde aan dat het steroppervlak aanzienlijk donkerder was geworden – vooral het zuidelijke deel. Maar de astronomen wisten niet waarom. Het team bleef de ster tijdens zijn Grote Verduistering waarnemen en maakte in januari 2020 en maart 2020 twee nog niet eerder getoonde opnamen. In april 2020 had Betelgeuze weer zijn normale helderheid.
‘Voor deze ene keer zagen we het uiterlijk van een ster eens op een tijdschaal van enkele weken veranderen’, zegt Montargès, van de Sterrenwacht van Parijs en de KU Leuven. De nu gepubliceerde opnamen zijn de enige die we hebben waarop te zien is hoe het oppervlak van Betelgeuze mettertijd verandert. In hun nieuwe onderzoek, waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd, maakt het team bekend dat de geheimzinnige verduistering is veroorzaakt door een stofsluier die de ster overschaduwde, en die op zijn beurt weer het resultaat was van een temperatuurdaling op het oppervlak van Betelgeuze.
Het oppervlak van Betelgeuze ondergaat geregeld veranderingen door de bewegingen van reusachtige krimpende en opzwellende gasbellen in zijn inwendige. Het team is tot de conclusie gekomen dat de ster kort voor de Grote Verduistering een grote gasbel heeft uitgestoten, die zich van hem verwijderde. Toen een deel van het steroppervlak kort daarna afkoelde, was dat voldoende om het gas tot vaste stofdeeltjes te laten condenseren. ‘We zijn direct getuige geweest van de vorming van zogeheten sterrenstof’, zegt Montargès, wiens onderzoek het bewijs levert dat stofvorming zeer snel en dicht bij het oppervlak van een ster kan plaatsvinden. ‘Het stof dat wordt verdreven door koele geëvolueerde sterren, zoals de uitstoot waarvan we recent getuige zijn geweest, zou later als bouwmateriaal voor aardse planeten en levende organismen kunnen dienen’, voegt Emily Cannon van de KU Leuven, die tevens bij het onderzoek betrokken was, daaraan toe.
Op internet werd erover gespeculeerd dat de helderheidsdip van Betelgeuze een voorbode van een spectaculaire supernova-explosie zou kunnen zijn. Sinds de zeventiende eeuw is in ons Melkwegstelsel geen supernova meer waargenomen, dus de astronomen van nu weten niet helemaal zeker hoe een ster zich in de aanloop naar zo’n gebeurtenis gedraagt. Dit nieuwe onderzoek bevestigt echter dat Betelgeuze’s Grote Verduistering geen vroeg voorteken was van het catastrofale einde van de ster. Het was spannend om getuige te zijn van het dimmen van zo’n bekende ster, zowel voor professionele astronomen als voor amateurastronomen. ‘Als je ’s nachts naar de sterren kijkt, lijken deze kleine, fonkelende lichtpuntjes onverstoorbaar. Het dimmen van Betelgeuze verbreekt deze illusie’, aldus Cannon.
Om de verduistering van het oppervlak van Betelgeuze rechtstreeks in beeld te brengen, heeft het team gebruik gemaakt van het Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)-instrument van ESO’s VLT en van gegevens van het GRAVITY-instrument van ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI). De telescopen, die op de ESO-sterrenwacht op Paranal in de Chileense Atacama-woestijn zijn gestationeerd, waren een ‘cruciaal diagnostisch hulpmiddel bij het achterhalen van de oorzaak van deze verduistering,’ zegt Cannon. ‘Ze stelden ons in staat om de ster niet slechts als een punt te observeren, maar om details op zijn oppervlak te zien en gedurende de hele gebeurtenis in de gaten te houden’, voegt Montargès daaraan toe.
Montargès en Cannon kijken uit naar wat de toekomst van de astronomie, en met name ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), zal brengen voor hun onderzoek van de rode superreus Betelgeuze. ‘Met zijn ongeëvenaarde ruimtelijke resoluties zal de ELT ons in staat stellen om Betelgeuze zeer gedetailleerd in beeld te brengen’, zegt Cannon. ‘Hij zal ook het aantal rode superreuzen waarbij we het oppervlak rechtstreeks kunnen waarnemen aanzienlijk vergroten, wat de ontrafeling van de geheimen achter de winden van deze zware sterren dichterbij zal brengen.’
Meer informatie
De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming’ (https://doi.org/10.1038/s41586-021-03546-8) dat in Nature verschijnt.
Het onderzoeksteam bestaat uit M. Montargès (LESIA, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris, Frankrijk [LESIA] en het Instituut voor Sterrenkunde van de KU Leuven [KU Leuven]), E. Cannon (KU Leuven), E. Lagadec (Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Nice, Frankrijk [OCA]), A. de Koter (Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van Amsterdam, en KU Leuven), P. Kervella (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Duitsland [MPIA] en Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico-Stad, Mexico), C. Paladini (European Southern Observatory, Santiago, Chili [ESO-Chili]), F. Cantalloube (MPIA), L. Decin (KU Leuven en School of Chemistry, University of Leeds, VK), P. Scicluna (ESO-Chili), K. Kravchenko (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Duitsland), A.K. Dupree (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, VS), S. Ridgway (NSF’s NOIRLab, Tucson, Arizona, VS), M. Wittkowski (European Southern Observatory, Garching bei München, Duitsland [ESO-Garching]), N. Anugu (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, VS en School of Physics and Astronomy, University of Exeter, VK [Exeter]), R. Norris (Physics Department, New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, VS), G. Rau (NASA Goddard Space Flight Center, Exoplanets & Stellar Astrophysics Laboratory, Greenbelt, MD, VS [NASA Goddard] en Department of Physics, Catholic University of America, Washington, D.C., VS), G. Perrin (LESIA), A. Chiavassa (OCA), S. Kraus (Exeter), J.D. Monnier (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, VS [Michigan]), F. Millour (OCA), J.-B. Le Bouquin (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France en Michigan), X. Haubois (ESO-Chili), B. Lopez (OCA), P. Stee (OCA) en W. Danchi (NASA Goddard).
ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en verreweg de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door zestien lidstaten: België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland, en door gastland Chili, met Australië als strategische partner. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT) en haar toonaangevende Very Large Telescope Interferometer, evenals twee surveytelescopen – VISTA, die in het infrarood werkt, en de op zichtbare golflengten opererende VLT Survey Telescope. Ook op Paranal zal ESO onderkomen bieden aan en het beheer voeren over de Cherenkov Telescope Array South, ’s werelds grootste en meest gevoelige observatorium van gammastraling. ESO speelt tevens een belangrijke partnerrol bij twee faciliteiten op Chajnantor, APEX en ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. En op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwt ESO de 39-meter Extremely Large Telescope, de ELT, die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.
Bron: ESO
