El Hubble ayudó a detectar la 'estela' de Siwarha, la esquiva estrella compañera de Betelgeuse

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Utilizando nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble y observatorios terrestres, los astrónomos rastrearon la influencia de una estrella compañera recientemente descubierta, Siwarha, en el gas alrededor de Betelgeuse. La investigación, realizada por científicos del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) revela un rastro de gas denso que gira por la vasta y extendida atmósfera de Betelgeuse, arrojando luz sobre por qué el brillo y la atmósfera de la estrella gigante han variado de maneras extrañas e inusuales.

El concepto artístico muestra la supergigante roja Betelgeuse y una estrella compañera en órbita. Esta última, que orbita en sentido horario desde este punto de vista, genera una densa estela de gas que se expande hacia el exterior. Está tan cerca de Betelgeuse que atraviesa la atmósfera exterior extendida de la supergigante. en la ilustración, la estrella compañera no está a escala; sería un pequeño punto comparado con Betelgeuse, que es cientos de veces más grande. La distancia de la compañera a Betelgeuse -en la imagen- es comparable a la escala relativa al diámetro de Betelgeuse. Ilustración: NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Ciencia: Andrea Dupree (CfA)

Los resultados del nuevo estudio se presentaron en la 247ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Phoenix y fueron aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal.

El equipo de investigadores detectó la estela de Siwarha siguiendo cuidadosamente los cambios en la luz de la estrella durante casi ocho años. Estos cambios muestran los efectos de la estrella compañera, previamente no confirmada, mientras avanza por la atmósfera exterior de Betelgeuse. Este descubrimiento resuelve uno de los mayores misterios sobre esta gigantesca estrella, ayudando a los científicos a explicar cómo se comporta y evoluciona, al tiempo que abre nuevas puertas para comprender a otras estrellas masivas que se acercan al final de sus vidas.

Situada aproximadamente a 650 años luz de la Tierra, en la constelación de Orión, Betelgeuse es una supergigante roja tan grande que podrían caber más de 400 millones de soles, como nuestra estrella, en su interior. Debido a su enorme tamaño y proximidad, Betelgeuse es una de las pocas estrellas cuya superficie y atmósfera circundante pueden ser observadas directamente por astrónomos, lo que la convierte en un laboratorio importante y accesible para estudiar cómo las estrellas gigantes envejecen, pierden masa y finalmente explotan como supernovas. Además, como ocurre con la figura del guerrero, o el cazador, que persigue a las Siete Hermanas, allí ’en la punta inferior’ del despliegue, es visible Betelgeuse.

Utilizando al venerable Hubble, y telescopios terrestres en el Observatorio Fred Lawrence Whipple y el Observatorio Roque de Los Muchachos, el equipo pudo observar un patrón de cambios en Betelgeuse, lo que proporcionó pruebas claras de una estrella compañera que se sospechó por mucho tiempo y su impacto en la atmósfera exterior de la supergigante roja. Estos incluyen cambios en el espectro de la estrella, o los colores específicos de la luz emitidos por diferentes elementos, y la velocidad y dirección de los gases en la atmósfera exterior debido a una estela de material más denso. Esta estela aparece justo después de los cruces de Siwarha, frente a Betelgeuse; cada seis años, o unos 2.100 días, confirmando los modelos teóricos que indicaban su existencia.

“Es casi como un barco moviéndose por el agua. La estrella compañera crea un efecto dominó en la atmósfera de Betelgeuse que realmente podemos ver en los datos”, dijo Andrea Dupree, astrónoma del CfA y autora principal del estudio. “Por primera vez, vemos señales directas de esta estela o estela de gas, confirmando que Betelgeuse realmente tiene un compañero oculto que moldea su apariencia y comportamiento.”

Por décadas, los astrónomos han seguido los cambios en el brillo y las características superficiales de Betelgeuse con la esperanza de averiguar por qué la estrella se comporta como lo hace. La curiosidad se intensificó después de que la estrella gigante pareciera “estornudar” y se debilitara inesperadamente en 2020. Dos periodos distintos de variación en la estrella resultaron especialmente desconcertantes para los científicos: un ciclo corto de 400 días, recientemente atribuido a pulsaciones dentro de la propia estrella, y el largo periodo secundario de 2.100 días.

Los científicos utilizaron el Telescopio Espacial Hubble, de la NASA y la ESA, para buscar pruebas de una estela generada por una estrella compañera orbitando Betelgeuse. El equipo encontró una diferencia notable en la luz mostrada en el pico izquierdo cuando la estrella compañera estaba en diferentes puntos de su órbita. Ilustración: NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI); Ciencia: Andrea Dupree (CfA)

Hasta ahora, los científicos han considerado entre los ‘responsables’ desde grandes células de convección y nubes de polvo hasta la actividad magnética, y la posibilidad de una estrella compañera oculta. Estudios recientes concluyeron que el largo periodo secundario se explicaba mejor por la presencia de una compañera de baja masa orbitando profundamente en la atmósfera de Betelgeuse, y otro equipo de científicos informó de una posible detección, pero hasta ahora, los astrónomos carecían de pruebas para demostrar lo que creían que estaba ocurriendo. Ahora, por primera vez, tienen pruebas firmes de que una compañera, que ha sido bautizada como Siwarha está alterando la atmósfera de esta supergigante.

“La idea de que Betelgeuse tenía una compañera no detectada ha ido ganando popularidad en los últimos años, pero sin pruebas directas, era una teoría no demostrada”, señaló Dupree. “Con esta nueva evidencia directa, Betelgeuse nos da un asiento en primera fila para observar cómo cambia una estrella gigante con el tiempo. Encontrar la estela de su compañera significa que ahora podemos entender cómo estrellas como esta evolucionan, desprenden material y, finalmente, explotan en supernovas”.

Con Betelgeuse eclipsando ahora a su compañera desde nuestro punto de vista, los astrónomos están planeando nuevas observaciones para su próxima aparición en 2027. Este avance también puede ayudar a explicar misterios similares en otras estrellas gigantes y supergigantes.

El Telescopio Espacial Hubble lleva funcionando más de tres décadas y sigue realizando descubrimientos revolucionarios que moldean nuestra comprensión fundamental del universo. Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio y las operaciones de la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, también apoya las operaciones de misión en Goddard. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, gestionado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble para la NASA.