El radio de la gigante roja Betelgeuse en Orión está decreciendo y nadie sabe el porqué

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Betelgeuse (α Orionis) es la estrella más brillante de la costelación de Orión, una gigante roja. Fue la primera estrella de la que se midió su diámetro mediante técnicas de interferometría (en 1921). Charles H. Townes, Premio Nobel por inventar el láser, y su grupo han mostrado que el diámetro de Betelgeuse ha decrecido un 15% en los últimos 15 años. La sorpresa: sin cambiar de brillo aparente. Las cefeidas cambian de diámetro pero también de brillo periódicamente (p.ej. ℓ Carinae tiene un periodo de 35.5 días). ¿Por qué Betelgeuse no ha cambiado de brillo? Nadie lo sabe. Nos lo ha contado Stefan de Backreaction en «Shrinking Betelgeuse,» Sunday, June 14, 2009, comentando el artículo técnico Townes, C. H., Wishnow, E. H., Hale, D. D. S., Walp, B., «A Systematic Change with Time in the Size of Betelgeuse,» The Astrophysical Journal Letters 697: L127-L128, 2009.



16 Comentarios

  1. No soy experto, Iñigo, pero la versión oficial es que Betelgeuse envejecerá hasta explotar como una supernova de Tipo II. La teoría de supernovas prevee que antes de la explosión la estrella oscile en su radio. Puede que estemos observando estas oscilaciones. Pero la teoría de supernovas tiene suficiente incertidumbre para que nadie pueda asegurarlo todavía.

    Nuevos datos experimentales nos mostrarán si el comportamiento de Betelgeuse es periódico (el radio volverá a crecer en los próximos años o décadas) con lo que podría casar con la teoría, o por el contrario estamos asistiendo a nuevos fenómenos experimentales que indican que la teoría de estrellas gigantes rojas debe ser mejorada para poder entenderlos.

  2. Los conocimientos que tengo sobre el tema son superficiales, desconozco el mecanismo segun el cual puede el radio de la estrella oscilar un 15%, podria ser que una disminucion en la actividad disminuyera la presion sobre las capas exteriores y que las capas calleran al ritmo de algun reloj al estilo de las manchas solares. Pero si la intensidad no esta cayendo, podria ser que esa presion estaba siendo ejercida en betelgeuse por algun factor que sea independiente del brillo aparente, o que se encuentre en alguna fase atipica de su desarroyo donde los ciclos esten subordinados. La velocidad de contraccion en betelgeuse debe de ser muy superior a la velocidad del sonido. Por otra parte sabes cual es la tecnica que utilizan para determinar el radio de betelgeuse?

  3. Iñigo, lo primero, no soy experto.

    Tu primera pregunta me es difícil de contestar. El mecanismo más sencillo por el que una estrella puede pulsar (expandir y comprimir su radio periódicamente) es el siguiente. Cuando las capas externas de la estrella se expanden y se enfrían, la estrella en su conjunto también se enfría y el grado de ionización del gas de la estrella se reduce, el gas de la estrella se hace más transparente a los fotones y la estrella radia más energía. Esta radiación adicional hace que la estrella se contraiga. El gas comprimido se calienta y el grado de ionización se incrementa. Un gas más opaco radia menos y se calienta más, con lo que la estrella se expande. El ciclo de expansión/compresión se repite periódicamente. Ciertas ideas sobre cómo explotan las supernovas sugieren que este proceso antecede a la explosión.

    La segunda pregunta es más fácil, han utilizado técnicas estándares de interferometría (en concreto interferometría espacial infrarroja, llamada ISI) ya propuestas a mediados del s. XIX por Fizeau y practicadas por los astrónomos a principios de s. XX gracias a los trabajos de Michelson, entre otros. La idea es pasar la luz de la estrella vista por un telescopio a través de una doble rendija (de Young). Uno espera ver franjas de interferencia. Cambiando la distancia entre las dos rendijas, se cambia el patrón de interferencia. Las franjas de interferencia para un disco desaparecen cuando la distancia entre las rendijas está relacionada con el diámetro del disco. Así es posible, usando un telescopio potente, determinar el diámetro de Júpiter o de una estrella cercana.

  4. La explicacion es razonable, al encojimiento le acompañaria una tendencia a la expansion y viceversa, una retroalimentacion negativa o un efecto recuperador. Pero por si mismo no cuantifica la amplitud de esas oscilaciones o si al contrario definiria un estado practicamente estacionario, un baile de ese calibre resulta cuando menos inquietante. ¿Existen simulaciones, alguna aproximacion cuantitativa? Es posible que la dinamica de las capas externas afectara sobre la presion interior del nucleo alterando su ritmo de generacion de energia, pero dado a que el calor producido (contraefecto) tarda mucho en llegar a las capas exteriores el desfase del efecto recuperador seria los suficientemente amplio como para garantizar una oscilacion muy amplia. Aunque tambien podria tratarse de algun ciclo interno que poco se vea afectado por los sucesos exteriores.

  5. Así es.

    Posibles explicaciones, desde la NASA y ESA.-

    Junto a las explicaciones anteriores, tal y como las habéis expuesto aquí, hay una tercera hipótesis. Es la que señala Ken Tatebe. Aparentemente la estrella no ha perdido luminosidad, igualmente la reducción operada en su radio, aparenta no afectar a su simetría, pero, Ken, sostiene, que realmente ya detectó asimetrías, así como una mancha brillante, que se ha formado en los años recientes, y sostiene que la clave está en determinar la causa de dichas asimetrías, así como examinar el crecimiento de la citada mancha.
    Las conclusiones de Ken Tatebe, nos desconciertan más aún. Y más adelante os diré por qué, pues quiero que lo razonemos juntos, cuando leáis su hipótesis.
    Os pongo aquí el artículo publicado por Ken Tatebe. Creo que merece la pena debatirlo.
    http://isi19.ssl.berkeley.edu/~tatebe/publications/Alp_Ori.pdf
    ¿Qué opináis?.

    Saludos y reitero mi enhorabuena por vuestro blog.

  6. Starviwer, el artículo que menciones es del mismo grupo de investigación, ISI liderado por Townes. Tatebe fue estudiante en el ISI y ya no es miembro del equipo de Townes.

    La idea de la mancha brillante y su efecto en cambiar la forma aparente de una estrella la discuten teóricamente Tatebe y Townes en http://isi.ssl.berkeley.edu/papers/Tatebe2006ApJ644.pdf

    El artículo que mencionas rotó el interferómetro y midió el radio durante un mes (finales de 2006) en varias direcciones rotadas, observando cierta elipsoidad (una diferencia en radio de un 17% entre ambos ejes). Dos posibles explicaciones ofrecieron, una la de la mancha.

    El nuevo estudio encuentra una reducción de un 15% en el radio de la estrella midiéndola con el mismo ángulo de rotación del interferómetro.

    ¿Es posible que una mancha en la estrella esté rotando y mostrando el fenómeno que observamos?
    Townes y su grupo autores de ambos estudios habrán considerado esta posibilidad. ¿La han descartado? No lo sé, no he leído el artículo original (mi universidad no está subscrita a dicha revista) y sólo la explicación de Stefan de Backreaction al respecto. El resumen al menos no aclara que se considere dicha posibilidad en el paper.

    La estimación de la velocidad de rotación de dicha mancha es difícil con los modelos actuales. Actualmente, la mancha no se ve, es solo una posible explicación a la forma de la estrella observada en cierta longitud de onda. Por ahora, solo puede ser estudiada teóricamente. El grupo de Townes es fundamentalmente experimental así que otros grupos numéricos tendrán que estudiarlo en un futuro.

    Por cierto, no sé si lo sabes. El grupo de Townes también descubrió que Betelgeuse está rodeada por una capa (shell) de polvo y que emitió una gran ráfaga de dicho polvo alrededor de 1836, cuando Herschel (1840) observó que su luminosidad había cambiado inusualmente (http://isi.ssl.berkeley.edu/papers/Danchi1994AJ107.pdf). También hubo otro cambio alrededor de 1940 y cambios mucho más pequeños alrededor de 1994 (http://isi.ssl.berkeley.edu/papers/Bester1996ApJ463.pdf). La idea de la mancha la tiene el grupo de Townes en mente relacionada con estas ráfagas.

  7. Gracias por tu aclaración Emulenews.
    Efectivamente, Tatebe ya no está en el equipo de Townes,y como bien dices, el estudio actual descarta esa posibilidad. http://adsabs.harvard.edu/abs/2009ApJ…697L.127T

    Y ciertamente, basa sus observaciones en la presencia de capas de Monóxido de Carbono, según lo observado por otro estudio reciente realizado por Harper y su equipo, http://adsabs.harvard.edu/abs/2009AIPC.1094..868H, y en él ya queda descartada la medición de Tatebe, aunque también sorprenden las mediciones nuevas.

    En efecto, conocía las evoluciones cronológicas de emisiones de ráfagas de dicho polvo, pero, si tomamos las series cronológicas conocidas, y la frecuencia de las ráfagas:
    1º.-1840.
    2º.-1940.
    3º.-1994.
    4º.-2009.

    Pasamos de 100 a 54 años y finalmente a 15 años. Parece que estamos presenciando la agonía de Beltegeuse, suena a Supernova de tipo II, tal y como tú apuntabas al principio.

  8. En principio me surje la duda de si la medida del interferometro corresponde con la extension de la masa de la estrella, desconozco si una distribucion variable de la temperatura o en la composicion quimica en funcion de la latitud podria producir alguna desviacion.

    Suponiendo las medidas coincidentes, en el articulo señala que el achatamiemto no puede deberse a la velocidad orbital. Razonablemente debera de deberse a alguna fuerza, en principio planteo que podria deberse a una presion de radiacion variable, o a la influencia del campo magnetico de la estrella, o la influencia gravitacional de algun conjunto disperso de cuerpos en esa orbita. La presion de radiacion en todo caso tendria una componente sismetrica sino fuere alterada por alguna otra variable, como puede ser eje de giro, campo magnetico u diferencia en composicion quimica y propiedades de transmision de calor.

    Sobre la mancha brillante, poco se de ella, hipotetizo que podria tratarse de que las capas exteriores se han vuelte suficientemente «trasparentes» en algunas zonas como para permitir ver una zona interior de la estrella mas caliente, esta mancha podria aparecer y desaparecer en funcion del sobrevuelo de capas exteriores que tengan trasparencia. Concuerdaria con una fase de perdida de capas exteriores sino fuera porque actualmente Betelgeuse se encoje, aunque podria hacerlo de una forma asimetrica y estar entrando en alguna fase de inestabilidad en esas capas.

  9. me encanta la mistica y creo que DIOS o la casa de DIOS es una supergigante que las teorias de los astronomos estan euivocadas y que ya han existido civilizaciones mejor que la nuestra incluso el internet ya existio antes, pienso que 6000 anos de historia y lo demas de prehistoria nos hablan que cada cierto tiempo se produce caos en el espacio cercano y vuelve a darse la creacion es mas la atlantida no fue un continente sino que asi se llamo la tierra antes ademas las distancias de los astronomos son ilusorias hay que reducirlas bastante

  10. Hola, tuve la suerte de asistir a una conferencia de charles townes ganador del premio nobel de fisica en 1964 por el descubrimiento del LASER, la conferencia se celebro en Almeria en las V jornadas de astronomia, y hablo sobre este tema en concreto, dijo que no en mucho tiempo va a ocurrir algo con betelgeuse pero todavia no se sabe que, hablamos de la opinion del mayor estudioso del tema, un saludo.

  11. Ange, enhorabuena, siempre es un placer escuchar a un Premio Nobel. Seguro que disfrutaste.

    Lo que pasa con estas cosas es que «no en mucho tiempo» en escalas astronómicas pueden ser siglos. Aún así, sería maravilloso ver algo espectacular en una de las estrellas más visibles en nuestro firmamento (en una estrella que se ve en ambos hemisferios).

  12. Profano como lo soy de este tema, pregunto con preocupacion lo siguiente: Suponiendo que explotara por esta época nuestra gigante amiga, como una sopernova, que consecuencias habria para la tierra. Estamos lo suficientemente lejos para poder observar con tranquilidad un suseso de este tipo que sin duda seria el mas importante en la historia de la astronomia.

    Los brotes de rayos gamma o de otra radiacion, durarian varios dias o solamente afectarian la cara de la tierra que estuviese mirando hacia nuestra gigante roja en el instante de la explosion?

    Es inevitable que se convierta en una supernova. Hay realmente hoy dia tanta certeza en predecir el ciclo de una estrella de este tipo.

    Agradezco caballeros en su gran entender responder a estas dudas, gracias.

    1. Oscar, no soy experto, pero en «Destruction of the Earth by a nearby supernova,» un astrónomo de la NASA (http://stupendous.rit.edu/richmond/answers/snrisks.txt) comenta que la vida en la Tierra se vería afectada por una supernova a menos 10 pársec de distancia. A más distancia, el fenómeno sería espectacular pero nos afectaría poco. Betelgeuse está a unos 200 pc.

      Así que estamos suficientemente lejos, no será un problema para nuestra civilización, gracias a nuestra atmósfera. Quizás, en el peor de los casos, algunos satélites de comunicaciones podrían sufrir un poquito y los astronautas que hubiera en la ISS, Luna, o cercanías.

  13. Emulenews, gracias por tu respuesta. Por supuesto vistare la direccion que suguieres. Me tranquiliza aquello que me cuentas. Aunque la posibilidad de que BELTEGEUSE explote en nuestro tiempo es remota, es importante saber que nos espera si esto llegare a ocurrir.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 15 junio, 2009
Categoría(s): ✓ Astronomía • Ciencia • Noticias • Óptica • Science
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