За допомогою телескопа Gemini North («Близнюк-Північ») на Гаваях відкрито ніколи раніше не баченого супутника Бетельгейзе, що розкриває тисячолітню таємницю.
Астрономи виявили зорю-супутника на неймовірно тісній орбіті навколо Бетельгейзе, використовуючи інструмент ’Alopeke («’Алопеке»), роботу якого фінансує NASA та Національний науковий фонд (National Science Foundation, NSF) США. Його встановлено на телескопі Gemini North, який становить половину Міжнародної обсерваторії Gemini. Її частково фінансує NSF, а керує нею NSF NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory — Національна науково-дослідницька лабораторія оптичної та інфрачервоної астрономії). Це відкриття відповідає на давню таємницю зміни яскравості зорі та дає уявлення про фізичні механізми, що стосуються інших змінних червоних надгігантів.
Бетельгейзе — одна з найяскравіших зір на нічному небі та найближчий до Землі червоний надгігант. Вона має величезний об’єм бо її радіус приблизно в 700 разів більший, ніж у Сонця. Попри те, що їй лише десять мільйонів років (за астрономічними мірками це молода зоря), вона перебуває на пізній стадії свого життя. Розташована в плечі фігури Оріона однойменного сузір’я, зорю Бетельгейзе земляни спостерігають неозброєним оком вже протягом тисячоліть і давно помітили, що її яскравість з часом змінюється. Астрономи встановили: основний період змінності Бетельгейзе становить близько 400 діб, а триваліший вторинний період — близько шести років.
Бетельгейзе та її зоряний супутник в сузір’ї Оріона. Авторські права на зображення: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA. Обробка зображень: M. Zamani (М. Замані), NSF NOIRLab. Фото з сайту https://noirlab.edu.
У 2019 та 2020 роках сталося різке зниження яскравості Бетельгейзе — подія, яку називають «Великим затемненням». Ця подія змусила деяких людей повірити, що швидко наближається смерть зорі у вигляді наднової, але науковці змогли визначити — затемнення насправді спричинила велика хмара пилу, викинута з Бетельгейзе.
Загадку «Великого затемнення» було розкрито, але подія спричинила новий інтерес до вивчення Бетельгейзе, що привело до нових аналізів архівних даних про зорю. Один аналіз спонукав дослідників припустити, що причиною шестирічної змінності Бетельгейзе є наявність зорі-компаньйона [1]. Але пошуки цього компаньйона за допомогою Космічного телескопа імені Габбла та рентгенівської обсерваторії «Чандра» не дали жодних результатів.
Зорю-супутника вперше виявила група астрофізиків під керівництвом Стіва Гавелла (Steve Howell), старшого наукового співробітника Дослідницького центру Еймса NASA. Вони спостерігали Бетельгейзе за допомогою приймача спекл-візуалізації під назвою «’Алопеке». Роботу «’Алопеке», що означає «лисиця» гавайською мовою, фінансують в рамках Exoplanet Observational Research Program NASA-NSF (NN-EXPLORE) — «Програма спостережних досліджень екзопланет». Прилад встановлено на телескопі Gemini North.
Вежа телескопа Gemini North («Близнюк-Північ») на Гаваях. Він є частиною Міжнародної обсерваторії «Близнюки» (International Gemini Observatory). Авторські права на зображення: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Chu. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Спекл-візуалізація (Speckle imaging) — це астрономічна техніка візуалізації, яка використовує дуже короткий час експозиції для усунення спотворень на зображеннях, спричинених атмосферою Землі. Ця техніка забезпечує високу роздільну здатність, яка в поєднанні зі світлосилою 8,1-метрового дзеркала Gemini North дала змогу прямо виявити слабкого супутника Бетельгейзе.
Аналіз світла зорі-компаньйона уможливив Гавеллу та його групі визначити її характеристики. Вони виявили, що супутник на шість зоряних величин слабкіший в оптичному діапазоні довжин хвиль, ніж Бетельгейзе. Маса зорі, за оцінками, приблизно у півтора рази перевищує масу Сонця, і, схоже, це зоря спектрального класу А або В. Тобто це гаряча, молода, блакитно-біла зоря, яка ще не ініціювала горіння водню в своєму ядрі, а тому не належить до головної послідовності на діаграмі Герцшпрунга—Рассела.
Супутник міститься на відносно близькій відстані від поверхні Бетельгейзе — приблизно вчетверо більшій, ніж відстань між Землею та Сонцем. Це відкриття — перший випадок, коли близьку зорю-супутника було виявлено навколо надгіганта. Ще більш вражає те, що супутник обертається глибоко в межах зовнішньої розширеної атмосфери Бетельгейзе, що доводить неймовірну роздільну здатність «’Алопеке».
«Здатність Gemini North мати високу кутову роздільну здатність та різкі контрасти дала змогу прямо виявити супутника Бетельгейзе», — сказав Гавелл. Крім того, він пояснює, що ’Alopeke зробив те, чого не робив жоден інший телескоп раніше: «У роботах, які передбачали наявність супутника Бетельгейзе, висловлювалась думка, що ніхто, ймовірно, ніколи не зможе його побачити».
Це відкриття дає чіткіше уявлення про життя та майбутню смерть цього червоного надгіганта. Бетельгейзе та її зоря-супутник, ймовірно, народилися одночасно. Однак, зоря-супутник матиме скорочений термін життя, оскільки сильні припливні сили змусять її по спіралі впасти на Бетельгейзе та зустріти свою загибель, яка, за оцінками науковців, відбудеться протягом наступних 10 000 років.
Відкриття також допомагає пояснити, чому такі червоні надгіганти можуть періодично змінювати свою яскравість у масштабі багатьох років. Гавелл ділиться своєю надією на подальші дослідження в цій галузі: «Це виявлення було на межі того, що можна досягти за допомогою Gemini з точки зору отримання зображень з високою кутовою роздільною здатністю, і воно спрацювало. Тепер це відчиняє двері для інших спостережних досліджень такого характеру».
Мартін Стілл (Martin Still), директор програми NSF Міжнародної обсерваторії Джеміні, додає: «Спекл-детектори, які має Міжнародна обсерваторія Джеміні, — це разючі інструменти, доступні для всіх астрономів для широкого кола астрономічних застосувань. Розв’язання проблеми Бетельгейзе, яка існує вже сотні років, стане визначним досягненням».
Ще одна можливість вивчити зоряного супутника Бетельгейзе настане в листопаді 2027 року, коли він міститиметься на найдальшій відстані від Бетельгейзе, і тому його буде найлегше виявити. Гавелл та його група з нетерпінням чекають спостережень Бетельгейзе до та під час цієї події, щоб краще визначити природу супутника.
Примітки
[1] У двох статтях, опублікованих у 2024 році, було використано десятиліття спостережень за Бетельгейзе від багатьох спостерігачів з усього світу для прогнозування орбіти та розташування зорі-компаньйона (див. DOI: 10.3847/1538-4357/ad93c8 та DOI: 10.3847/1538-4357/ad87f4).
За інф. з сайту https://noirlab.edu
