Betelgeuse no estallará aún, probablemente

A finales del año pasado, se supo que la estrella Betelgeuse estaba disminuyendo significativamente su brillo, el cual acabó reduciéndose hasta alrededor del 40% de su brillo habitual. La actividad alimentó la especulación popular de que la supergigante roja pronto explotaría como una supernova masiva.

Pero los astrónomos tienen teorías más benignas para explicar el comportamiento de la estrella. Y los científicos de la Universidad de Washington y el Observatorio Lowell creen que tienen apoyo para una de ellas: Betelgeuse no se está oscureciendo porque esté a punto de explotar, solo tiene mucho polvo.

En un artículo para la revista Astrophysical Journal Letters, Emily Levesque, profesora asociada de astronomía de la UW, y Philip Massey, astrónomo del Observatorio Lowell, informan que las observaciones de Betelgeuse realizadas el 14 de febrero en el observatorio de Flagstaff, Arizona, les permitieron calcular la temperatura superficial media de la estrella. Descubrieron que Betelgeuse está significativamente más caliente de lo que se esperaría si el reciente oscurecimiento hubiera sido causado por un enfriamiento de la superficie de la estrella.

Los nuevos cálculos apoyan la teoría de que Betelgeuse, como muchas estrellas supergigantes rojas son propensas a hacer, ha desprendido probablemente algo de material de sus capas externas.

"Vemos esto todo el tiempo en las supergigantes rojas, y es una parte normal de su ciclo de vida", dijo Levesque. "Las supergigantes rojas ocasionalmente arrojan material de sus superficies, que se condensa alrededor de la estrella en forma de polvo. A medida que se enfrían y se disipan, los granos de polvo absorberán parte de la luz que se dirige hacia nosotros y bloquearán nuestra vista".

Observaciones de la estrella Betelgeuse tomadas por el Very Large Telescope de ESO en enero y diciembre de 2019, que muestran el sustancial oscurecimiento de la estrella. (Foto: ESO/M. Montargès et al.)

Si bien sigue siendo cierto que los astrónomos esperan que Betelgeuse explote como supernova en los próximos 100.000 años, cuando su núcleo colapse, el oscurecimiento de la estrella, que comenzó en octubre, no fue necesariamente un signo de la inminencia del cataclismo, según Massey.

Una teoría era que el polvo recién formado absorbía parte de la luz de Betelgeuse. Otra postulaba que las enormes células de convección dentro de Betelgeuse habían arrastrado material caliente hasta su superficie, donde se había enfriado antes de volver a caer en el interior.

"Una forma sencilla de distinguir entre estas posibilidades es determinar la temperatura efectiva de la superficie de Betelgeuse", dijo Massey.

Medir la temperatura de una estrella no es una tarea sencilla. Los científicos no pueden simplemente apuntar un termómetro a una estrella y obtener una lectura. Pero mirando el espectro de luz que emana de una estrella, los astrónomos pueden calcular su temperatura.

"Emily y yo habíamos estado en contacto en relación a Betelgeuse, y ambos acordamos que lo más obvio era conseguir un espectro", dijo Massey. "Ya tenía programado tiempo de observación en el Telescopio Lowell Discovery de 4,3 metros, y sabía que si jugaba un poco podría obtener un buen espectro a pesar de que Betelgeuse sigue siendo una de las estrellas más brillantes del cielo".

La luz de las estrellas brillantes es a menudo demasiado fuerte para un espectro detallado, pero Massey empleó un filtro que "amortiguó" eficazmente la señal para poder escrutar el espectro en busca de una firma particular: la absorción de luz por moléculas de óxido de titanio.

El óxido de titanio puede formarse y acumularse en las capas superiores de grandes estrellas relativamente frías como Betelgeuse, según Levesque. Absorbe ciertas longitudes de onda de luz, dejando "signos" reveladores en el espectro de las supergigantes rojas que los científicos pueden utilizar para determinar la temperatura de la superficie de la estrella.

Según sus cálculos, la temperatura media de la superficie de Betelgeuse el 14 de febrero era de unos 3.325 grados centígrados. Eso es sólo 50-100 grados centígrados más fría que la temperatura que un equipo - incluyendo a Massey y Levesque - había calculado como la temperatura de la superficie de Betelgeuse en 2004, años antes de que comenzara su dramático oscurecimiento.

Estos hallazgos arrojan dudas sobre si Betelgeuse se está atenuando porque una de las masivas células de convección de la estrella había traído gas caliente del interior a la superficie, donde se habría enfriado. Muchas estrellas tienen estas células de convección, incluyendo nuestro propio Sol. Se parecen a la superficie de una olla de agua hirviendo, dijo Levesque. Pero mientras que las células de convección de nuestro Sol son numerosas y relativamente pequeñas - aproximadamente del tamaño de Texas o México - las supergigantes rojas como Betelgeuse, que son más grandes, más frías y tienen una gravedad más débil, solo tienen tres o cuatro células de convección masivas que se extienden sobre gran parte de su superficie.

Si una de estas células masivas hubiera subido a la superficie de Betelgeuse, Levesque y Massey habrían registrado una disminución sustancialmente mayor de la temperatura que la que vieron entre 2004 y 2020.

"Una comparación con nuestro espectro de 2004 mostró inmediatamente que la temperatura no había cambiado significativamente", dijo Massey. "Supimos que la respuesta tenía que ser el polvo".

Los astrónomos han observado nubes de polvo alrededor de otras supergigantes rojas, y observaciones adicionales pueden revelar un desorden similar alrededor de Betelgeuse.

En las últimas semanas, Betelgeuse ha empezado a brillar de nuevo, aunque ligeramente. Incluso si el reciente oscurecimiento no es una indicación de que la estrella explotará pronto, para Levesque y Massey, eso no es razón para dejar de mirar.

"Las supergigantes rojas son estrellas muy dinámicas", dijo Levesque. "Cuanto más podamos aprender sobre su comportamiento normal - fluctuaciones de temperatura, polvo, células de convección - mejor podremos entenderlas y reconocer cuándo algo verdaderamente único, como una supernova, podría suceder".

La investigación se financió mediante subvenciones al Observatorio Lowell, la Corporación de Investigación para el Avance Científico y la Fundación Nacional de la Ciencia. (Fuente: NCYT Amazings)