Betelgeuse è quasi il 50% più luminosa del solito. Che cosa sta succedendo?

Ogni volta che succede qualcosa a Betelgeuse, proliferano le ipotesi di una sua esplosione come supernova. Sarebbe bello se lo facesse. Siamo abbastanza lontani da non subire conseguenze, quindi è divertente immaginare il cielo illuminato in quel modo per mesi.

Ora la stella supergigante rossa si è illuminata di quasi il 50% e le speculazioni si sono moltiplicate.

Betelgeuse esploderà come supernova. Su questo punto c’è un accordo universale. Ma la questione del quando è meno certa. 

Il comportamento della stella è sconcertante. 

Come possono i miseri esseri umani scoprirlo?

Betelgeuse non è solo una supergigante rossa, ma anche una stella variabile semi-regolare pulsante. 

Ciò significa che c’è una certa periodicità nelle sue variazioni di luminosità, anche se l’ampiezza può variare. Ha un ciclo di circa 400 giorni in cui la sua luminosità cambia. C'è anche un ciclo più breve di 125 giorni, un altro di 230 giorni e un enorme ciclo di ben 2.200 giorni, tutti determinati dalle pulsazioni. 

Tutti questi cicli possono rendere difficile la comprensione della stella ...

Un paio di anni fa, Betelgeuse si è oscurata e ci si è chiesti cosa significasse. 

Si è scoperto che la luminosità della stella non era cambiata. 

La stella aveva invece espulso una massiccia quantità di materiale dalla sua superficie, il quale, raffreddandosi in una nube di polvere, ne aveva ostacolato la luce. L’episodio è stato chiamato "Il grande oscuramento".

Ora che si sta illuminando di nuovo, attira di nuovo l’attenzione degli scienziati.
Vogliono sapere in quale fase evolutiva si trovi e cosa significhi tutta questa attività.

Una nuova ricerca mostra che potrebbe esplodere come supernova prima di quanto ci si aspettasse.

Il nuovo studio è “The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods” (Lo stadio evolutivo di Betelgeuse dedotto dai suoi periodi di pulsazione) e il primo autore è Hideyuki Saio dell’Astronomical Institute, Graduate School of Science, della Tohoku University in Giappone. Il Monthly Notices of the Royal Astronomy Society ha pubblicato l’articolo e una versione del documento è disponibile sul server arXiv preprint.

Le parti più succulente delle nuove ricerche spesso occupano i titoli dei giornali. Non ha senso inveire contro questo. È così che funziona l’umanità.

Non ce la prendiamo con la dott.ssa Eldridge. Lei non ha torto. Soltanto che l'articolo dice che è solo uno dei possibili risultati. Ne delinea molti altri.

Nel loro articolo, gli autori affermano che Betelgeuse potrebbe essere la prossima supernova della Via Lattea, indipendentemente da quale dei loro risultati potrebbe rivelarsi vero. "Concludiamo che Betelgeuse si trova in fase avanzata della combustione del carbonio del nucleo ed è un buon candidato per la prossima supernova galattica".

Come supergigante rossa, Betelgeuse ha lasciato la sequenza principale. Nel corso della sua lunga storia durata tra gli 8 e gli 8,5 milioni di anni, ha consumato grandi quantità di idrogeno fondendolo in elio e rilasciando la massa persa da quella fusione come energia. (Grazie Einstein.)
Ciò significa che non sta più fondendo l'idrogeno in elio come fa il sole.

Quando stelle come Betelgeuse perdono massa, la loro gravità non può più contenere la loro pressione verso l'esterno e si espandono in un involucro più voluminoso.
Quindi, nonostante la perdita di massa, crescono in dimensione.

Questo schema mostra la scala della supergigante rossa Betelgeuse e del suo mezzo circumstellare rispetto a quella del sistema solare.

Una volta che stelle come Betelgeuse lasciano la sequenza principale e non fondono più idrogeno in elio nei loro nuclei, le cose cambiano radicalmente. 

Durante la fase successiva di fusione dell'elio, il carbonio si accumula nel loro nucleo. 

Inizia quindi un periodo di combustione del carbonio nel nucleo che produce altri elementi. 

Gli autori del nuovo studio affermano che Betelgeuse è nella fase finale di quel periodo.

Ma quanto finale? Quanto tempo è rimasto? 

Non c'è ancora una risposta esatta per questo.

"Nonostante la distanza relativamente piccola dalla Terra, e in un certo senso a causa di questo, è stato difficile ottenere limiti precisi sulla distanza, la luminosità, il raggio, le masse attuali e quelli della Sequenza Principale di Età Zero (ZAMS), nonché informazioni sullo stato della rotazione e sul rimescolamento associato, e quindi sullo stato evolutivo di Betelgeuse e su quando potrebbe esplodere", scrivono gli autori della nuova revisione di Betelgeuse. Lo ZAMS è particolarmente importante per comprendere lo stadio evolutivo di particolari stelle. È fondamentale, anche se non l'unico responsabile.

Ma lo studio presenta alcune solide possibilità

Questa immagine, basata sui dati della missione Herschel, mostra il mezzo circumstellare (CSM) che circonda Betelgeuse mentre sfreccia nello spazio. A 7 minuti d’arco si nota un bow shock prominente, prova del suo movimento. C’è anche un’altra caratteristica nella CSM a 9 minuti d’arco che potrebbe essere la prova di una fusione passata o dell’espulsione di materiale da Betelgeuse. Betelgeuse è complessa e difficile da comprendere.

Lo studio è una combinazione di osservazioni e modelli che si adattano a ciascuna delle osservazioni in modi diversi. È una faccenda complicata, motivo per cui i titoli che affermano che potrebbe esplodere in decine di anni sono un po' fuorvianti. Le sfumature raramente attirano l'attenzione.

Il periodo di combustione del carbonio nel nucleo ha diverse fasi. La difficoltà nel determinare quando Betelgeuse diventerà una supernova deriva in parte dal determinare in quale di questi stadi si trova.
Betelgeuse pulsa, espelle materiale, ruota e, per di più, è una stella in corsa che sfreccia nello spazio. 

Anche la sua distanza da noi è oggetto di dibattito. "Sebbene si trovi a soli 200 parsec dalla Terra, e quindi possa essere risolto spazialmente con strumentazione appropriata, le incertezze sulla sua distanza rimangono un ostacolo critico per una comprensione più profonda".

Ciò che ha attirato l'attenzione di tutti sono queste due frasi della ricerca: "Secondo questo dato, il nucleo collasserà in poche decine di anni dopo l'esaurimento del carbonio. Ciò indica che Betelgeuse è un ottimo candidato per la prossima supernova galattica, che si verificherà molto vicino a noi».

Questa è la cifra di cui si sta parlando.

Questa figura dello studio mostra l’abbondanza di diversi elementi in Betelgeuse. Le abbondanze elementari sono come un’impronta digitale o un’istantanea di ciò che sta accadendo all’interno del nucleo, in quale fase di combustione del carbonio si trova la stella e quando esploderà. I prodotti della fusione del nucleo vengono periodicamente dragati dal nucleo alla superficie per convezione, dando ai ricercatori la possibilità di uno sguardo al nucleo. Ma per stabilire quando esploderà dipende anche dalla massa iniziale della stella, dalla velocità di rotazione e da una serie di altri fattori, tutti difficili da determinare in varia misura.

Ma ciò che non ha attirato così tanta attenzione è la parte seguente del documento.

"In effetti, non è possibile determinare l'esatto stadio evolutivo, perché le condizioni della superficie difficilmente cambiano nella fase finale, vicino all'esaurimento del carbonio e oltre", scrivono i ricercatori. 

Gli astronomi possono vedere solo la superficie, ma è ciò che accade nel profondo della stella che racconta la storia.

Gli autori dell'articolo stanno dicendo che secondo le osservazioni, i dati e i modelli, Betelgeuse potrebbe esplodere prima di quanto si pensasse. Ma, e questo è fondamentale, non sanno in quale fase della combustione del carbonio del nucleo si trovi la stella. 

La combustione del carbonio potrebbe durare a lungo, secondo alcuni dei modelli che si adattano ai dati.

Ma non tutti concordano sul fatto che Betelgeuse sia addirittura nella fase di combustione del carbonio del nucleo. Gli autori della revisione di Betelgeuse affermano che la stella è ancora nella fase dell'elio. 

"Poiché la combustione dell'elio del nucleo è molto più lunga delle successive fasi di combustione, Betelgeuse si trova molto probabilmente nella combustione dell'elio del nucleo. Il periodo di pulsazione vincola probabilmente il raggio e la distanza, e lo stato evolutivo alla combustione dell'elio del nucleo", scrivono, pur riconoscendo che ci sono "argomentazioni a favore del contrario».

Un altro modo in cui i ricercatori hanno cercato di determinare la tempistica dell'esplosione della supernova di Betelgeuse è stato confrontare le sue pulsazioni periodiche con i modelli della stessa.

Questa figura della ricerca presenta quattro modelli che corrispondono ai quattro cicli o periodi di Betelgeuse (alfa Ori). Se non si è astrofisici, la figura è confusa, ma aiuta a illustrare la complessità della previsione dell’esplosione di Betelgeuse e la sua incertezza.

Quando finalmente esploderà – e nessuno è in disaccordo sulla sua eventuale esplosione come supernova – è improbabile che produca un’esplosione letale di raggi gamma come fanno alcune supernove. 

Anche se espellerà materiale e produrrà potenti radiazioni a raggi X e UV, siamo troppo lontani per esserne colpiti. 

Sarà invece uno spettacolo di luce visibile a tutta l’umanità, che cambierà per sempre la costellazione di Orione. 

Gli scienziati dicono che probabilmente si lascerà dietro una stella di neutroni, forse una pulsar che sarà visibile per milioni di anni. L’intero evento, dall’inizio alla fine, sarà un’opportunità senza precedenti per studiare l’evoluzione stellare, le supernove e i resti stellari. Gli scienziati saranno in grado di lavorare a ritroso, dall’esplosione a tutte le ricerche fatte, a tutte le osservazioni e ai dati, e di individuare dove hanno avuto ragione e dove hanno sbagliato.

La vecchia Betelgeuse insegnerà loro molto

L’onda d’urto della supernova arriverà tra circa 100.000 anni e sarà facilmente deviata dalla magnetosfera solare. L’effetto maggiore sulla Terra sarà un aumento dei raggi cosmici che colpiranno l'atmosfera superiore.

La maggior parte di noi assisterà a questa calamitosa esplosione e siederà in estasi per la potenza della natura, speriamo, mentre altri imbastiranno strane teorie del complotto o creeranno una riverenza quasi religiosa, pseudo-scientifica, come un culto.

Sempre se l’umanità sarà ancora in circolazione quando si verificherà lo spettacolare evento.

Fonte: phys.org/news
Tramite: gaetaniumberto.wordpress.com