6 juli 2020

Reusachtige “zonnevlekken” oorzaak van de afnemende helderheid van Betelgeuze

Artistieke impressie van de enorme “sterrevlekken” aan het oppervlak van Betelgeuze. Credits: MPIA graphics department.

Betelgeuze, de helderste ster in het sterrenbeeld Orion, heeft de gemoederen de afgelopen winter aardig bezig gehouden. De reuzenster was namelijk spectaculair in helderheid afgenomen en de media waren hier massaal opgedoken met overdreven berichten dat Betelgeuze “ieder moment” zou kunnen ontploffen. Uiteraard gingen de wetenschappers hier helemaal niet vanuit. Uit recent onderzoek is gebleken dat reusachtige “sterrevlekken” (vergelijkbaar met zonnevlekken, maar dan ontelbare keren groter) de boosdoener zijn. De alternatieve theorie waarbij uitgestoten stof verantwoordelijk zou zijn voor de 40% afname in helderheid kan hiermee de prullenbak in.

Betelgeuze is een massieve ster die op kosmische tijdschaal zijn einde nadert en ergens in de komende 100.000 jaar zal ontploffen als supernova. De ster heeft een massa van 20 zonsmassa’s en is ruim 1000 keer groter qua omvang. Als we Betelgeuze op de plaats van de zon zouden zetten, zou deze bijna de omloopbaan van Jupiter bereiken. Dit maakt Betelgeuze een rode superreus, een massieve ster waarbij de brandstof in de kern aan het opraken is. Paradoxaal genoeg gaan sterren dan uitdijen, waarbij ze onstabiel worden en gaan pulseren.

Betelgeuze is groot genoeg om met telescopen zijn oppervlak te kunnen zien. Deze twee opnames laten de verspreiding van zichtbaar licht aan het oppervlak zien vóór en tijdens de afname in helderheid. Vanwege de asymmetrie concluderen de auteurs dat het om enorme sterrevlekken moet gaan. Credit: ESO.

Vanwege hun enorme omvang, is de zwaartekracht van zo’n ster aan het “oppervlak” veel minder dan bij een kleinere ster. Dat betekent dat pulsaties gemakkelijk kunnen leiden tot het uitstoten van de buitenlagen, die vervolgens zullen afkoelen tot een materiaal dat sterrenkundigen “stof” noemen. Door dit stof zal het (zichtbare) licht van de reuzenster tegengehouden worden, zodat de helderheid gezien vanaf de aarde zal afnemen.

Nu hebben astronomen gebruik gemaakt van telescopen die “zien” in submillimeter-straling (namelijk de Atacama Pathfinder Experiment en de James Clerk Maxwell Telescope) om naar Betelgeuze te turen. Het door reuzensterren uitgestoten stof straalt vaak heel helder in deze voor ons onzichtbare golflengte van licht. Echter blijkt dat Betelgeuze ook op deze golflengtes een stuk donkerder dan normaal te zijn. Dat betekent dat het verschil in helderheid plaats moet vinden aan het oppervlak van de ster en niet daarbuiten. Enorme sterrevlekken zijn de meest waarschijnlijke verklaring.

Betelgeuze heeft geen goed gedefinieerd oppervlak zoals onze zon, maar bestaat uit enkele tientallen kolkende granules. Credits: ESO/L. Calçada. 

Maar hoe kunnen sterrevlekken zo enorm groot worden? Als je een detailopname van de zon bekijkt, zie je dat het oppervlak bedekt wordt door talloze convectiecellen die we granules noemen. De zon is echter een vrij kleine en bijzonder stabiele ster en dat kun je van Betelgeuze niet zeggen. Het is feitelijk een nauwelijks door de zwaartekracht bijeen gehouden explosie, met enorme convectiecellen die de ster het uiterlijk geven van een bubbelende nevel in plaats van een mooi gedefinieerd oppervlak. Waar de zon miljoenen granulen heeft, bevat Betelgeuze er maximaal slechts enkele tientallen.

Een flink aantal hiervan moeten qua temperatuur zo’n 200 graden zijn gedaald ten opzichte van normaal. Dat kun je bij de zon ook vaak zien – donkere vlekken trekken dan over het oppervlak. Dit zijn granulen met een relatief lagere temperatuur, die door onze ogen opgepikt worden als zwarte vlekken. Bij Betelgeuze moeten dit soort sterrevlekken echter enorm groot kunnen worden om de waarnemingen te verklaren, waarbij ze wel 50 tot 70 procent van het totale oppervlak uitmaken. Toch is dit ruimschoots de beste verklaring en het mysterie lijkt hiermee te zijn opgelost.

Bron: Max Planck Institute for Astronomy

Comments

  1. Wybren de Jong zegt

    “Dat betekent dat het verschil in helderheid plaats moet vinden aan het oppervlak van de ster en niet daarbuiten. Enorme sterrevlekken zijn de meest waarschijnlijke verklaring.”
    Dit is een redeneerfout. Stel we hebben twee mogelijke verklaringen A en B bedacht.
    Als A vervolgens wordt uitgesloten, kan je niet zomaar concluderen dat B de juiste verklaring biedt.
    Want er kan nog een onbekende verklaring C zijn, die wij nog niet bedacht hebben.
    Om logisch B als de beste verklaring aan te wijzen, zal je positief bewijs nodig hebben dat B ondersteunt.
    Dus het feit dat stof niet de verklaring kan bieden bij Betelgeuse, laat nog in het midden welke verklaring dan wel juist is.

    • Nou, er wordt natuurlijk niet gezegd de juiste maar de waarschijnlijkste. De waarschijnlijkste van deze twee. Dat sluit niks uit, vind ik. Ik denk dat je wel gelijk kunt krijgen met C, overigens.

  2. Nou weet ik het ook niet meer. Metingen op 14 februari lieten juist zien dat de oppervlaktetemperatuur met hooguit 50-100 K gedaald was t.o.v. 2004. Zulke grote vlekken en dalingen zouden toch zeker zichtbaar hebben moeten zijn dan. Ik moet het nog, eh, zien 😛

    https://www.astroblogs.nl/2020/03/06/t-is-bevestigd-betelgeuze-is-lichtzwakker-omdat-ie-stof-heeft-uitgestoten/

  3. Die vlekken kunnen grote inslag kometen zijn die blijkbaar een nieuw soort zwart gat effect hebben.

    • Leo, ik heb je dat eerder ook al horen zeggen (bij wijze van dan), dat zonnevlekken en sterrenvlekken verband houden met ingeslagen kometen. Maar er zijn twee dingen die dat tegenspreken: men heeft met satellieten zoals SOHO en SDO vaak kometen in de zon zien inslaan, maar geen enkele keer werd dit gevolgd door het verschijnen van een zonnevlek. En verder kennen de zonnevlekken een 11-jarige cyclus van minima en maxima. Het zou toch vreemd zijn als de inslagen van kometen ook een 11-jarige cyclus volgen, daar is nog nooit iets van waargenomen.

    • Hoeveel kometen moeten dat dan zijn… ‘s Kijken.

      70% van het zichtbare oppervlak van Betelgeuze. Radius Betelgeuze: 900 x radius van de zon = 626706000 km, totale oppervlake = 4 * pi * r^2 = 5 * 10^18 km^2. Het zichtbare oppervlak is de helft, daarvan nemen we 70%, komen we op een oppervlak A van 1.75×10^18 km^2

      Als we grote kometen nemen met r=20km dan is hun oppervlak B zo’n 5000km^2. Als we berekenen hoeveel hiervan nodig is om A te bedekken, komen we op 350.000.000.000.000 kometen. 350 biljoen kometen die in een paar maanden tijd allemaal verspreid over 70% van het zichtbare oppervlak zijn ingeslagen en dan iets magisch doen om zonnevlekken te maken.

      Onmogelijk.

  4. Betelbot op vakantie http://www.twitter.com/betelbot (dagelijkse visuele flux)

  5. Robert Heijd Robert Heijd zegt

    Zulke enorme vlekken zouden het resultaat kunnen zijn van zogenoemde ‘dredge-ups’, in het Nederlands kun je dat vertalen als een opbaggering. Zoals ik heb vernomen ondergaan kolossale sterren zoals Betelgeuze dit soort gebeurtenissen, waarbij het binnenste van de ster gehusseld wordt.
    Dat de donkerdere vlekken hierdoor ontstaan is slechts een persoonlijk vermoeden, ik heb er nooit iets over gelezen van de echte wetenschappers, maar het betreft in ieder geval wel een oppervlakteverandering volgens Wiki:

    https://nl.wikipedia.org/wiki/Rode_reuzentak#Stijgen_op_de_rode_reuzentak
    (Jep, deze heb ik vertaald :)!)

    Met zoveel verschillende vormen van kernfusie in zo’n enorme vuurbal kan ik mij er ook wel iets bij voorstellen. Overigens toch wel jammer dat we geen supernova aan de hemel hebben hoor ;-).

    • Dacht ik ook aan @Robert. Je hebt volgens mij niet veel nodig om een kritiek functionerende “kerncentrale” op tilt te krijgen om in zijn interne brandstofhuishouding te roeren met wat ingevangen massa en dit compleet te verstoren. Je zou kunnen denken aan opgeslokte planeten die hij ongetwijfeld ook eens gehad moet hebben.

    • Olaf van Kooten Olaf van Kooten zegt

      Aan dredge-ups had ik nog niet gedacht, dat is wellicht ook een mogelijkheid. Het opslokken van planeten lijkt me van weinig belang. Betelgeuze is zo enorm groot, dat zelfs het opslokken van Jupiter nooit zal resulteren in een dergelijke afname van helderheid. Denk zelfs dat Betelgeuze er bijzonder weinig van zal merken.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: