Cosa sta succedendo a Betelgeuse? Gli astronomi propongono un telescopio specializzato per osservare la stella ogni notte
A partire da fine 2019 , Betelgeuse ha iniziato ad attirare molta attenzione dopo che ha misteriosamente iniziato a oscurarsi, solo per illuminarsi di nuovo pochi mesi dopo. Per una stella variabile come Betelgeuse, l'oscuramento e la luminosità periodici sono normali, ma l'entità della sua fluttuazione ha portato a ogni sorta di teorie su ciò che potrebbe causarlo. Simile a Tabby's Star nel 2015 , gli astronomi hanno offerto i soliti sospetti (meno il megastruttura aliena teoria!)
Mentre alcuni pensavano che l'oscuramento fosse un preludio alla stella che diventava una supernova di tipo II, altri suggerivano che nuvole di polvere , enormi macchie solari , o nubi di gas espulse erano il colpevole. In ogni caso, il 'Great Dimming of Betelgeuse' ha motivato un team internazionale di astronomi a proporre che un ' Ambito di Betelgeuse essere creato che non può monitorare costantemente la stella.
Il paper che delinea la loro proposta è stato recentemente presentato al International Society for Optics and Photonics (SPIE) Ingegneria ottica + Applicazioni 2020 , una conferenza virtuale che si è svolta dal 24 agosto al 4 settembre. La carta, ' Oscilloscopio Betelgeuse: design di interferometro ottico assistito da fibre monomodali per il monitoraggio dedicato dell'attività stellare ”, è disponibile anche online come parte del Atti di SPIE, vol. 11490 .
Per ricapitolare, Betelgeuse è una stella gigante rossa che è circa 12 volte più massiccia del nostro Sole e circa 900 volte più grande. Si trova a circa 700 anni luce dalla Terra nel costellazione di Orione ed è facilmente individuabile cercando la spalla sinistra del 'Cacciatore'. Di solito, Betelgeuse è la seconda stella più luminosa di Orione (dopo Rigel) e la decima stella più luminosa nel cielo notturno.
A partire da novembre 2019, la stella ha iniziato ad attenuarsi piuttosto improvvisamente, raggiungendo un minimo storico di appena il 37% della sua luminosità media entro il 10 febbraio 2020. A questo punto, Betelgeuse ha iniziato a schiarirsi fino alla fine di maggio, momento in cui l'oscuramento è ricominciato da capo. Per il bene del loro articolo, il team ha esplorato diverse teorie su ciò che ha causato l'oscuramento.
Ciò includeva l''ipotesi delle macchie scure', che si basava su osservazioni submillimetriche prese dal Telescopio James Clerk Maxwell e Esperimento di Atacama Pathfinder . Poi c'è l''ipotesi di formazione e blocco della polvere', che si basa su osservazioni condotte con il VLT/SFERA e il Telescopio Spaziale Hubble che suggeriscono che ci sia stata un'espulsione di massa da una grande cella convettiva nella fotosfera.
Secondo gli autori, tutte queste possibilità possono essere studiate osservando con precisione la variazione del diametro angolare di Betelgeuse. Per fare ciò, sarebbero necessari telescopi in grado di condurre osservazioni ad alta risoluzione angolare (come l'interferometria ottica). In questo processo, la luce visibile viene raccolta da due o più telescopi e quindi combinata per ottenere immagini a risoluzione più elevata.
Grafico che mostra come Betelgeuse potrebbe attenuarsi. Credito: NASA, ESA ed E. Wheatley (STScI)
Come affermano nel loro studio, le strutture dei telescopi ottici di oggi non sono ottimizzate per il tipo di monitoraggio dell'evoluzione temporale che sarebbe necessario. In breve, condurre questo tipo di campagna significherebbe impegnare il tempo di osservazione da più strutture, il che è una prospettiva molto costosa. Per questo motivo, il team consiglia di commissionare un telescopio per l'attività.
Come Dott. Narsireddy Anugu , Prize Fellow in Strumentazione e tecnologia astronomica al Osservatorio Steward dell'Università dell'Arizona e l'autore principale dello studio, ha spiegato a Universe Today via e-mail:
“Sono necessarie osservazioni ad alto angolo per visualizzare eventuali macchie scure esistenti sulla superficie del Betelgeuse e sulle celle di convezione “canaglia”. I collaboratori [sono necessari anche], e ci sono stati presi alcuni dati con il Very Large Telescope Interferometer a Paranal, Cile (guidato da M. Montarges) e l'array CHARA all'Osservatorio di Mount Wilson. Attualmente stiamo lavorando alla ricostruzione dell'immagine dei dati dell'interferometria per rivelare eventuali macchie scure e celle di convezione sulla superficie di Betelgeuse'.
Come lo descrivono, questo 'Ambito di Betelgeuse' farà leva sui progressi compiuti nel campo dell'interferometria ottica e nell'industria delle telecomunicazioni. Consisterà in un array di 12 x 4 pollici Riflettore Cassegrain telescopi ottici, che saranno montati sulla superficie di una grande parabola radio, che consentirà l'imaging istantaneo delle celle di convezione e il monitoraggio dell'evoluzione temporale. Come lo descrisse il Dr. Anugu:
“Abbiamo proposto un concetto unico di interferometro a sei telescopi da installare su un'antenna radio. Questo concetto mira a un budget ridotto tagliando i costi di puntamento e tracciamento di ogni singolo telescopio utilizzando il puntamento e tracciamento già esistente dell'antenna radio. Un altro vantaggio dell'installazione dell'array del telescopio su una montatura comune è che non abbiamo bisogno di linee di ritardo più lunghe come nei classici interferometri a base lunga basati su montatura non comune. Dove è richiesta una compensazione attiva del cambiamento del ritardo geometrico tra i fronti d'onda che raggiungono due telescopi qualsiasi”.
Rappresentazione artistica di una stella supergigante rossa, di cui l'interferometria ha permesso di effettuare osservazioni dettagliate. Credito: ESO/M. Kornmesser
Le fibre ottiche monomodali che mantengono la polarizzazione trasporteranno quindi i fasci coerenti dai singoli telescopi ottici a una struttura centrale di combinazione dei fasci. Per compensare la turbolenza atmosferica, le vibrazioni e gli errori di puntamento causati da condizioni ventose, il team consiglia uno specchio a sterzo rapido, un sistema di correzione dell'inclinazione standard, un rilevatore di frame rate veloce e un sistema laser metrologico per misurare le vibrazioni.
Oltre a essere in grado di monitorare Betelgeuse e risolvere il mistero del suo oscuramento, il Betelgeuse Scope consentirà anche significativi progressi nel campo dell'astronomia. Ha detto il dottor Anugu:
“Il nostro telescopio proposto monitora il Betelgeuse ogni notte con risoluzioni angolari elevate, realizza un filmato del movimento dell'attività di convezione dinamica sulla superficie. In questo modo, sonderemo futuri misteriosi eventi di oscuramento come il 2019-2020 e le origini della formazione di polvere intorno al Betelgeuse».
Al momento, Anugu e il suo team stanno costruendo un prototipo del loro telescopio proposto, che sarà montato sulla parabola radio di 6 metri (~20 piedi) dell'Università dell'Arizona. Finora, si sono procurati un set di ottiche per la raccolta della luce e l'iniezione di fibre (12 sono necessarie in tutto) e le stanno integrando nel loro laboratorio presso lo Steward Observatory. Prevedono che il prototipo sarà finito e pronto per essere installato entro la fine dell'anno.
'Il nostro concetto proposto è semplice, ma stiamo costruendo un esploratore per testarli', ha affermato il dott. Anugu. 'Una volta ottenuto il successo, riutilizziamo le stesse ottiche e attuatori per l'effettiva antenna radio da 12 m e l'array di interferometri di 12 telescopi poiché questo concetto è scalabile e modulare'.
Ulteriori letture: arXiv