El telescopio de Gemini Norte descubre compañera estelar de Betelgeuse
El telescopio de Gemini Norte descubre compañera estelar de Betelgeuse
El telescopio ubicado en Hawai‘i reveló la nunca antes vista compañera de esta conocida estrella, resolviendo un milenario misterio
Un equipo de astrónomos descubrió una estrella compañera girando alrededor de Betelgeuse en una órbita extremadamente estrecha, gracias al instrumento Alopeke de la NASA y de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, que se encuentra instalado en el telescopio de Gemini Norte en Hawai‘i, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que es financiado en parte por NSF y operado por NOIRLab de NSF. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables.
Betelgeuse es una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno y la supergigante roja más cercana a la Tierra. Tiene un volúmen enorme, con un radio unas 700 veces mayor que el del Sol. A pesar de tener sólo diez millones de años, lo que se considera joven para los estándares de la astronomía, se encuentra en una fase avanzada de su vida. Situada en el hombro de la constelación de Orión, la gente ha observado a Betelgeuse a simple vista por miles de años, notando que la estrella cambia de brillo con el tiempo. Los astrónomos establecieron que Betelgeuse tiene un período principal de variación de aproximadamente 400 días y otro período secundario de variabilidad que se extiende a unos seis años.
En 2019 y 2020, se produjo una fuerte disminución del brillo de Betelgeuse —un fenómeno que se conoció como el “Gran oscurecimiento”. Este evento llevó a pensar que se acercaba la muerte de una supernova, pero los científicos pudieron determinar que en realidad se trataba de una enorme nube de polvo expulsada por la misma Betelgeuse.
El misterio del Gran Oscurecimiento estaba resuelto, pero el acontecimiento suscitó un renovado interés en el estudio de Betelgeuse, lo que dio lugar a nuevos análisis de datos de archivo sobre la estrella. Uno de estos análisis llevó a los científicos a proponer que la causa de la variabilidad de seis años de Betelgeuse se debía a la presencia de una estrella compañera [1]. Pero cuando el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra buscaron a esta compañera, no se detectó ninguna.
No fue sino hasta que un equipo de astrofísicos liderados por Steve Howell, un investigador científico senior del Centro de Investigación Ames de la NASA, que fue posible detectar a la estrella compañera de Betelgeuse, usando un generador de imágenes llamado ‘Alopeke, que utiliza una técnica conocida como “speckle imager”. ‘Alopeke, que en hawaiano significa “zorro”, es financiado por el Programa de Investigación para la Observación de Exoplanetas de NASA–NSF (NN-EXPLORE, por sus siglas en inglés) y se encuentra instalado en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF.
“Speckle imaging” es una técnica que se utiliza en astronomía para obtener imágenes utilizando tiempos de exposición muy cortos para congelar las distorsiones en las imágenes causadas por la atmósfera terrestre. Esta técnica logra una alta resolución en las imágenes, la cual, combinada con el poder de recolección de luz del espejo primario de 8,1 metros de diámetro de Gemini Norte, permitió detectar directamente a la tenue compañera de Betelgeuse.
El análisis de la luz de la estrella compañera permitió a Howell y a su equipo determinar sus características. De este modo, descubireron que es seis magnitudes más débil que Betelgeuse en el rango de longitud de onda óptico; tiene una masa estimada de alrededor de 1,5 veces la del Sol y parece se una estrella de presecuencia principal de tipo A o B, es decir una estrella caliente, joven y de color blanco azulado que aún no ha iniciado la combustión de hidrógeno en su núcleo.
La compañera se encuentra a una distancia relativamente cercana a Betelgeuse, a unas 4 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Este descubrimiento es la primera vez que se detecta una compañera estelar orbitando tan cerca de una estrella supergigante roja. Aún más sorprendente es que la compañera orbita en el interior de la atmósfera exterior de Betelgeuse lo que demuestra la increíble capacidad de resolución de ‘Alopeke.
Luego de comprobar el descubrimiento, Howell destacó “la capacidad de Gemini Norte para obtener altas resoluciones angulares y contrastes nítidos permitió detectar directamente a la compañera de Betelgeuse,”. Además, explicó que ‘Alopeke logró lo que ningún otro telescopio pudo hacer antes: “Los artículos científicos que predijeron la presencia esta compañera estelar, creían que nadie sería capaz de obtener imágenes de ella”.
Este descubrimiento proporciona una imagen más clara de la vida de esta roja supergigante y su futura muerte. Betelgeuse y su estrella compañera nacieron probablemente al mismo tiempo. Sin embargo, la estrella más pequeña tendrá una corta vida debido a las fuerzas de marea que la impulsarán a entrar en una espiral hacia Betelgeuse hasta que encuentre su muerte, lo que los científicos estiman ocurra en los próximos 10 mil años.
El descubrimiento también puede ayudar a explicar por qué estrellas rojas supergigantes similares pueden experimentar cambios períodicos en su brillo en una escala de muchos años. Howell compartió su esperanza de que se realicen más estudios en este campo: “Esta detección se sitúa en el extremo de lo que puede lograrse con Gemini en términos de imágenes de alta resolución angular, y resultó. Ahora, esto abre la puerta para realizar otras observaciones de naturaleza similar”.
Por su parte el director de programa de NSF para el Observatorio Internacional Gemini, Martin Still, señaló que “las capacidades ‘speckle’ proporcionadas por el Observatorio Internacional Gemini sigue siendo una herramienta espectacular, disponible a todos los astrónomos para una amplia gama de aplicaciones en astronomía. Aportar la solución al problema de Betelgeuse, que se ha mantenido por cientos de años, quedará como un importantísimo logro”.
Una nueva oportunidad para estudiar la compañera estelar de Betelgeuse se producirá en noviembre de 2027 cuando regrese de su separación más lejana con Betelgeuse, y por tanto, sea más fácil de detectar. Howell y su equipo esperan poder realizar observaciones de Betelgeuse antes y durante este evento para delimitar mejor la naturaleza de la compañera.
Notas
[1] Dos artículos científicos publicados en 2024 utilizaron décadas de observaciones de Betelgeuse realizadas por muchos observadores de todo el mundo para predecir la órbita y la ubicación de la estrella compañera (ver DOI: 10.3847/1538-4357/ad93c8 and DOI: 10.3847/1538-4357/ad87f4).
Más Información
Esta investigación se presentó en un artículo científico titulado “The Probable Direct-Imaging Detection of the Stellar Companion to Betelgeuse” publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters. DOI: 10.3847/2041-8213/adeaaf
El equipo de investigación estaba compuesto por TSteve B. Howell (NASA Ames Research Center), David R. Ciardi (NASA Exoplanet Science Institute-Caltech/IPAC), Catherine A. Clark (NASA Exoplanet Science Institute-Caltech/IPAC), Douglas A. Hope (Georgia Tech Research Institute, Georgia State University), Colin Littlefield (NASA Ames Research Center, Bay Area Environmental Research Institute), Elise Furlan (NASA Exoplanet Science Institute-Caltech/IPAC).
Betelgeuse y su compañera estelar (con referencias)
Utilizando el instrumento ‘Alopeke —financiado por NASA y NSF— en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que financia en parte la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos lograron descubrir una estrella compañera girando en una órbita extremadamente estrecha alrededor de Betelgeuse. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella cada seis años y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables. La estrella acompañante luce en azul en esta imagen porque, basado en el análisis del equipo, es probable que se trate de una estrella de tipo A o B, de color blanco azulado debido a sus altas temperaturas.
‘Alopeke está financiado por el Programa de Investigación Observacional de Exoplanetas de NASA NSF (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Betelgeuse y su compañera estelar en Orión
Utilizando el instrumento ‘Alopeke —financiado por NASA y NSF— en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que financia en parte la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos lograron descubrir una estrella compañera girando en una órbita extremadamente estrecha alrededor de Betelgeuse. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella cada seis años y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables. La estrella acompañante luce en azul en esta imagen porque, basado en el análisis del equipo, es probable que se trate de una estrella de tipo A o B, de color blanco azulado debido a sus altas temperaturas.
‘Alopeke está financiado por el Programa de Investigación Observacional de Exoplanetas de NASA NSF (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Betelgeuse y su compañera estelar (sin referencias)
Utilizando el instrumento ‘Alopeke —financiado por NASA y NSF— en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que financia en parte la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos lograron descubrir una estrella compañera girando en una órbita extremadamente estrecha alrededor de Betelgeuse. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella cada seis años y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables. La estrella acompañante luce en azul en esta imagen porque, basado en el análisis del equipo, es probable que se trate de una estrella de tipo A o B, de color blanco azulado debido a sus altas temperaturas.
‘Alopeke está financiado por el Programa de Investigación Observacional de Exoplanetas de NASA NSF (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Un eclipse lunar sobre el horizonte
Las impresionantes imágenes de acontecimientos astronómicos son una fuente inagotable de emociones para el personal de Gemini Norte, una mitad del Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, que opera NOIRLab de NSF. Un ejemplo de ello es el eclipse lunar registrado en esta imagen a lo lejos, a la derecha, fotografiada en 2019. El eclipse parece estar encerrado en la banda azul oscura sobre el horizonte. Los eclipses lunares se producen cuando la Tierra se mueve entre el Sol y la Luna. La Luna, que sólo es visible por la luz solar que se refleja en ella, queda oscurecida por la sombra de la Tierra. Un eclipse como éste puede verse desde cualquier punto de la Tierra en el que la Luna sea visible, aunque el alcance del eclipse depende de la alineación de la Luna con la sombra de la Tierra y de la ubicación del observador. Por ejemplo, en 2022, los dos eclipses lunares, ambos totales, fueron visibles desde Gemini Norte, en Hawai‘i.
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Chu
Orión (con referencias)
Imagen de la constelación de Orión con referencias de la IAU y de Sky & Telescope. Aquí está la versión sin referencias de la imagen.
Créditos:
E. Slawik/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani
Betelgeuse en Orión
Betelgeuse es una de las estrellas más brillantes del cielo nocturno, y la supergigante roja más cercana a la Tierra.
Créditos:
IAU and Sky & Telescope
VIDEOS
Cosmoview Episode 101: Gemini North Discovers Long-Predicted Stellar Companion of Betelgeuse (horizontal)
Using the NASA-NSF-funded ‘Alopeke instrument on the Gemini North telescope, one half of the International Gemini Observatory, partly funded by the U.S. National Science Foundation (NSF) and operated by NSF NOIRLab, astronomers have discovered a companion star in an incredibly tight orbit around Betelgeuse. This discovery answers the millennia-old question of why this famous star experiences a roughly six-year-long periodic change in its brightness, and provides insight into the physical mechanisms behind other variable red supergiants. ‘Alopeke is funded by the NASA-NSF Exoplanet Observational Research Program (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/ESO/L. Calçada/T. Matsopoulos
Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Motion graphics: Mik Garrison
Music: Never Alone/Never Dark - Mik Garrison
Cosmoview Episode 101: Gemini North Discovers Long-predicted Stellar Companion of Betelgeuse (vertical)
Using the NASA-NSF-funded ‘Alopeke instrument on the Gemini North telescope, one half of the International Gemini Observatory, partly funded by the U.S. National Science Foundation (NSF) and operated by NSF NOIRLab, astronomers have discovered a companion star in an incredibly tight orbit around Betelgeuse. This discovery answers the millennia-old question of why this famous star experiences a roughly six-year-long periodic change in its brightness, and provides insight into the physical mechanisms behind other variable red supergiants. ‘Alopeke is funded by the NASA-NSF Exoplanet Observational Research Program (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/ESO/L. Calçada/T. Matsopoulos
Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Motion graphics: Mik Garrison
Music: Never Alone/Never Dark - Mik Garrison
Cosmoview Episodio 101: El telescopio de Gemini Norte descubre compañera estelar de Betelgeuse (horizontal)
Utilizando el instrumento ‘Alopeke —financiado por NASA y NSF— en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que financia en parte la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos lograron descubrir una estrella compañera girando en una órbita extremadamente estrecha alrededor de Betelgeuse. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella cada seis años y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables. ‘Alopeke está financiado por el Programa de Investigación Observacional de Exoplanetas de NASA NSF (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/ESO/L. Calçada/T. Matsopoulos
Procesamiento de imagen: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Motion graphics: Mik Garrison
Música: Music: Never Alone/Never Dark - Mik Garrison
Cosmoview Episodio 101: El telescopio de Gemini Norte descubre compañera estelar de Betelgeuse (vertical)
Utilizando el instrumento ‘Alopeke —financiado por NASA y NSF— en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, que financia en parte la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF, los astrónomos lograron descubrir una estrella compañera girando en una órbita extremadamente estrecha alrededor de Betelgeuse. Este descubrimiento responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella cada seis años y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables. ‘Alopeke está financiado por el Programa de Investigación Observacional de Exoplanetas de NASA NSF (NN-EXPLORE).
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/ESO/L. Calçada/T. Matsopoulos
Procesamiento de imagen: M. Zamani (NSF NOIRLab)
Motion graphics: Mik Garrison
Música: Music: Never Alone/Never Dark - Mik Garrison
Fuente: NOIRLab de NSF, es el centro de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja terrestre
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