La supergigante roja Betelgeuse. Su actividad puede ser confusa y el brillo actual no ayuda. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. kervell
Cada vez que algo le sucede a Betelgeuse, abunda la especulación sobre la posibilidad de que explote como una supernova. Sería bueno si eso sucediera. Estamos lo suficientemente lejos como para no sufrir ninguna consecuencia, por lo que es divertido imaginar el cielo iluminándose así durante meses.
Ahora, la supergigante roja se ha iluminado casi un 50%, alimentando la especulación nuevamente.
Betelgeuse explotará como una supernova. Hay un acuerdo general sobre esto. Pero la cuestión de cuándo es menos segura. El comportamiento de la estrella es sorprendente. ¿Cómo puede la gente insignificante enterarse de esto?
Betelgeuse no es solo una supergigante roja, sino también una estrella variable semirregular pulsante. Esto significa que sus cambios de brillo son periódicos, aunque las amplitudes pueden variar. Tiene un ciclo de aproximadamente 400 días en los que varía su brillo. También tiene un ciclo más corto de 125 días, otro ciclo de 230 días y un ciclo masivo de 2200 días, todo definido por pulsaciones. Todos estos ciclos pueden dificultar la comprensión clara de la estrella.
Hace unos años, Betelgeuse se atenuó y la gente se preguntaba qué significaba. Resulta que el brillo de la estrella realmente no ha cambiado. En cambio, la estrella expulsó material de su superficie, que se enfrió en una nube de polvo y bloqueó la luz. El episodio se titula “El gran oscurecimiento”.
Este gráfico muestra lo que probablemente hizo que Betelgeuse se atenuara durante algún tiempo en 2019. Crédito: NASA, ESA y E. Wheatley (STScI)
Ahora que se está volviendo más brillante, está atrayendo nuevamente la atención de los científicos. Quieren saber en qué etapa evolutiva se encuentra y qué significa toda esta actividad. Una nueva investigación muestra que puede convertirse en supernova antes de lo que nadie esperaba.
El nuevo artículo se titula “La etapa evolutiva de Betelgeuse inferida de los períodos de pulsación”, y el primer autor es Hideyuki Saio del Instituto Astronómico, Escuela de Posgrado en Ciencias de la Universidad de Tohoku en Japón. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society aceptó el artículo para su publicación, y la versión del artículo está disponible en el sitio web arXiv servidor de preimpresión.
Las partes más jugosas de las nuevas investigaciones a menudo aparecen en los titulares. No tiene sentido oponerse. Así va la humanidad.
No nos estamos metiendo con el Dr. Eldridge. Ella no está equivocada. Es solo que el documento dice que es solo uno de los posibles resultados. Muestra algunos otros.
En su artículo, los autores afirman que Betelgeuse podría ser la próxima supernova en la Vía Láctea, independientemente de cuál de sus resultados resulte ser cierto. “Llegamos a la conclusión de que Betelgeuse se encuentra en las últimas etapas de la quema de carbono en su núcleo y es un buen candidato para la próxima supernova galáctica”, escriben.
Como supergigante roja, Betelgeuse abandonó la secuencia principal. Durante su larga historia de 8 a 8,5 millones de años, ha consumido enormes cantidades de hidrógeno, fusionándolo en helio y liberando la masa perdida de esta fusión como energía. (Gracias, Einstein). Esto significa que ya no fusiona hidrógeno en helio como lo hace el sol. Cuando estrellas como Betelgeuse pierden masa, su gravedad ya no puede contener la presión externa y se expanden en una envoltura más voluminosa. Entonces, a pesar de perder peso, están creciendo.
Este diagrama muestra la escala de la supergigante roja Betelgeuse y su medio circunestelar en comparación con la escala del sistema solar. Crédito: L. Calçada, Observatorio Europeo Austral (ESO)
Después de que estrellas como Betelgeuse abandonan la secuencia principal y dejan de fusionar hidrógeno en helio en sus núcleos, las cosas cambian drásticamente. Durante la fase subsiguiente de fusión de helio, el carbono se acumula en sus núcleos. Luego comienzan el período primario de quema de carbono, que produce otros elementos. Los autores del nuevo artículo dicen que Betelgeuse se encuentra en la última fase de este período.
¿Pero qué tan tarde? ¿Cuanto tiempo falta? No hay una respuesta exacta a eso todavía.
“A pesar de su distancia relativamente corta de la Tierra, y en cierto modo precisamente por esto, ha sido difícil obtener restricciones estrictas sobre la distancia, la luminosidad, el radio, la corriente y las masas de la secuencia principal de edad cero (ZAMS), e información sobre la rotación interna. estado y mezcla asociada, y por lo tanto, el estado evolutivo de Betelgeuse y cuándo podría explotar”, escriben los autores de la nueva revisión de Betelgeuse. ZAMS es de particular importancia para comprender la etapa de evolución de las estrellas individuales. Esto es fundamental, aunque no sólo responsable.
Pero el estudio presenta algunas posibilidades sólidas.
El trabajo es una combinación de observaciones y modelos, cada uno de los cuales se ajusta a las observaciones de diferentes maneras. Es un negocio difícil, por lo que los titulares que afirman que podría explotar en las próximas décadas son un poco engañosos. Los matices rara vez llaman la atención.
Esta imagen se basa en datos de la misión Herschel y muestra el medio circunestelar (CSM) que rodea a Betelgeuse a medida que se desplaza por el espacio. Sacudida de proa pronunciada a los 7 minutos de arco, evidencia de su movimiento. Hay otra característica en el CSM a 9 minutos de arco que puede indicar una fusión o expulsión pasada de material de Betelgeuse. Betelgeuse es complejo y difícil de entender. Fuente: Decin et al. 2012
El período básico de combustión del carbón consta de varias etapas. La dificultad para determinar cuándo Betelgeuse se convertirá en supernova se debe en parte a determinar en cuál de estas etapas se encuentra. Betelgeuse pulsa, expulsa materia, gira y, además, es una estrella fugitiva que se precipita por el espacio. Su distancia de nosotros también es un tema de debate. “Aunque se encuentra a solo ~ 200 parsecs de la Tierra y, por lo tanto, puede resolverse espacialmente con la instrumentación adecuada, la incertidumbre sobre su distancia sigue siendo un obstáculo crítico para una comprensión más profunda”, explica el estudio de Betelgeuse.
Llamaron la atención de todos estas dos frases de la investigación: “Según esta cifra, el núcleo colapsará varias décadas después del agotamiento del carbono. Esto indica que Betelgeuse es una muy buena candidata para la próxima supernova galáctica que está ocurriendo muy cerca de nosotros”.
Este es el personaje del que hablan.
Este número del estudio muestra la abundancia de varios elementos en Betelgeuse. La abundancia de elementos es como una huella digital o una instantánea de lo que está sucediendo en el núcleo, en qué etapa de la quema de carbono se encuentra la estrella y cuándo explotará. Los productos de fusión nuclear del núcleo se extraen periódicamente del núcleo a la superficie por convección, lo que permite a los científicos echar un vistazo al núcleo. Pero averiguar cuándo explotará también depende de conocer la masa inicial de la estrella, su velocidad de rotación y muchos otros factores, todos los cuales son difíciles de determinar en diversos grados. Fuente: Saio et al. 2023
Pero lo que no llamó tanto la atención fue el resto del artículo.
“De hecho, no es posible determinar la etapa exacta de la evolución, porque las condiciones de la superficie apenas cambian en la etapa tardía, cerca del agotamiento del carbono y más allá”, escriben los investigadores. Los astrónomos solo pueden ver la superficie, pero lo que sucede en el interior de la estrella cuenta una historia.
Los autores del artículo en realidad afirman que, según las observaciones, los datos y los modelos, Betelgeuse puede explotar antes de lo pensado. Pero, y esto es fundamental, no saben en qué etapa de la quema de carbono en el núcleo se encuentra la estrella. Según algunos modelos que se ajustan a los datos, quemar carbón puede llevar mucho tiempo.
Pero no todos están de acuerdo en que Betelgeuse se encuentra incluso en la fase de agotamiento del núcleo de carbón. Los autores de la revisión de Betelgeuse dicen que la estrella todavía está en la fase de helio. “Dado que la quema de helio en el núcleo es mucho más larga que las sucesivas fases de quema, lo más probable es que Betelgeuse queme helio en el núcleo. El período de pulsación probablemente limita el radio y la distancia y el estado de evolución a la quema de helio en el núcleo, escriben, aunque admiten que hay “argumentos en contrario”.
Otra forma en que los científicos han tratado de cronometrar la explosión de la supernova de Betelgeuse es haciendo coincidir sus pulsaciones periódicas con modelos de la misma.
Este número de la investigación representa cuatro modelos que coinciden con los cuatro ciclos o períodos de Betelgeuse (alfa Ori). Si no eres astrofísico, es confuso. (No soy uno de ellos y estoy confundido). Pero ayuda a ilustrar la complejidad de predecir la explosión de Betelgeuse y la incertidumbre. Fuente: Saio et al. 2023
Cuando finalmente explote, y nadie está de acuerdo con su explosión final como supernova, es poco probable que produzca un estallido de rayos gamma mortal como lo hacen algunas supernovas. Y aunque expulsará materia y producirá fuertes rayos X y radiación ultravioleta, estamos demasiado lejos para influir en ella. En cambio, será un espectáculo de luces visible para toda la humanidad que cambiará la constelación de Orión para siempre. Los científicos dicen que probablemente dejará atrás una estrella de neutrones, tal vez un púlsar, que será visible durante millones de años. Todo el evento, de principio a fin, será una oportunidad sin precedentes para estudiar la evolución de estrellas, supernovas y restos estelares. Los científicos podrán retroceder desde la explosión hasta toda la investigación realizada y todas las observaciones y datos, y señalar dónde tenían razón y dónde estaban equivocados. El viejo Betelgeuse les enseñará mucho.
La onda de choque de la supernova llegará en unos 100.000 años y será fácilmente reflejada por la magnetosfera solar de nuestro sol. El mayor impacto en la Tierra será el aumento en la cantidad de rayos cósmicos que golpean nuestra atmósfera superior.
Con suerte, la mayoría de nosotros veremos esta explosión catastrófica y nos asombraremos ante el poder de la naturaleza, mientras que otros caerán en extrañas teorías de conspiración o sectas cuasirreligiosas, pseudocientíficas o de culto.
Si, es decir, la humanidad todavía está presente cuando ocurrirá el bendito evento.