La celebre stella Betelgeuse ospita un misterioso “inquilino” che, per usare una metafora, sta mettendo a soqquadro la casa: scuote le strutture, fa vibrare le tubature e sbatte gli sportelli. Provoca, in sostanza, perturbazioni atmosferiche così sottili da far quasi pensare a presenze spettrali. Di chi è la colpa? Nuovi dati suggeriscono che il responsabile di questi fenomeni sia Siwarha, la stella compagna scoperta di recente. Betelgeuse, la brillante supergigante rossa che segna la “spalla” della costellazione di Orione, ha da sempre affascinato astronomi e appassionati del cielo; un interesse che ha raggiunto l’apice tra la fine del 2019 e l’inizio del 2020, quando la stella ha subito un drastico calo di luminosità, toccando il livello più basso registrato in oltre un secolo.
Ora, un nuovo studio – condotto utilizzando il Karl G. Jansky Very Large Array (NSF VLA) della National Science Foundation statunitense e l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) – mostra che l’estesa atmosfera della stella si è in gran parte ripresa da quell’episodio. Gli stessi dati offrono inoltre prove convincenti del fatto che l’atmosfera di Betelgeuse sia attivamente perturbata dalla già citata stella compagna, che orbita nelle sue vicinanze.
I risultati, ottenuti da un team guidato dalla Dottoressa Lynn D. Matthews – ricercatrice principale e vicedirettrice presso l’Osservatorio Haystack del MIT, in collaborazione con colleghi del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, dell’Università di Manchester e dell’European Southern Observatory – si basano su osservazioni effettuate a sette diverse frequenze radio (da 22 GHz a 485 GHz) tra il 2021 e il 2026. Poiché le onde radio a frequenze differenti permettono di sondare diverse profondità nell’atmosfera stellare, l’integrazione dei dati provenienti dall’NSF VLA e da ALMA ha consentito al team di ricostruire l’atmosfera di Betelgeuse strato dopo strato: dalla zona appena al di sopra della superficie visibile fino a una distanza pari a diversi raggi stellari. Lo studio è stato pubblicato su The Astronomical Journal. “È stata la combinazione dei dati straordinari provenienti dal VLA della NSF e da ALMA a fornirci un risultato convincente”, ha affermato Matthews. “Il fatto di poter utilizzare queste strutture per riuscire a risolvere i dischi di stelle vicine è qualcosa di sorprendente”.
Una stella in ripresa
Nel 2019, mesi prima del cosiddetto “Grande Oscuramento” (quando Betelgeuse ha espulso un miliardo di tonnellate di materiale stellare, bloccando parzialmente la nostra visuale), uno studio guidato da Matthews aveva rilevato che, alle lunghezze d’onda radio, l’atmosfera di Betelgeuse risultava insolitamente fredda. Secondo i ricercatori, ciò indicava che un’onda d’urto, innescata dai moti convettivi nelle profondità della stella, aveva perturbato il gas negli strati esterni, preparando il terreno per l’imponente espulsione di materia che ha poi dato origine a una grande quantità di polvere.
Le nuove osservazioni mostrano che, da allora, la temperatura di brillanza dell’atmosfera stellare, rilevata alle stesse lunghezze d’onda, è risalita verso livelli più tipici. Attualmente, il gas attorno alla stella presenta una temperatura di circa 3.500 Kelvin (paragonabile alla temperatura della superficie stessa di Betelgeuse) a una distanza pari a circa 2,7 volte il raggio della stella.
Il team di ricerca ha inoltre confermato l’esistenza di un “minimo di temperatura” nell’atmosfera di Betelgeuse – un’ipotesi avanzata già da tempo – ovvero uno strato freddo interposto tra la superficie visibile della stella e la sovrastante cromosfera. Le misurazioni ad alta frequenza effettuate con ALMA, che hanno permesso di sondare le regioni più vicine alla superficie stellare, hanno rilevato temperature del gas che scendono fino a circa 2.200 Kelvin, oltre 1.000 gradi in meno rispetto alla fotosfera. Questo strato freddo coincide con la cosiddetta “MOLsfera”, un involucro di gas molecolare la cui esistenza era stata dedotta in passato tramite osservazioni nell’infrarosso, ma che raramente era stato analizzato in modo così diretto alle lunghezze d’onda radio.
Le tracce di una compagna nascosta
Forse il risultato più sorprendente riguarda la compagna stellare di Betelgeuse, identificata di recente e chiamata Siwarha; la sua esistenza è stata ipotizzata nel 2024 per spiegare il misterioso ciclo di variazione della luminosità di Betelgeuse, che dura 2.100 giorni, ed è stata successivamente confermata da osservazioni dirette e studi spettroscopici. Dato che in arabo Betelgeuse significa “la mano di al-Jawza”, la stella compagna è stata chiamata Siwarha, che significa “il suo braccialetto”.
Si ritiene che Siwarha orbiti in profondità all’interno dell’atmosfera estesa di Betelgeuse, a una distanza pari a circa il doppio del raggio della stella gigante. Come ha spiegato Matthews: “questa compagna orbita così vicino alla stella da attraversarne, di fatto, l’atmosfera estesa“. Proprio come un motoscafo che sfreccia su un lago, è probabile che la stella più piccola, nel suo passaggio attraverso l’atmosfera, lasci una scia dietro di sé. E, come mostrano le nuove osservazioni di Betelgeuse a risoluzione spaziale, la presenza di Siwarha genera effetti osservabili.
Gli effetti di Siwarha
Sebbene Siwarha sia probabilmente troppo debole per essere rilevata direttamente alle lunghezze d’onda radio – il team ha calcolato che la sua intensità sarebbe da decine a centinaia di volte inferiore a quella necessaria per essere individuata nelle loro osservazioni – la sua presenza fisica e gravitazionale sembra lasciare un’impronta sulla sua gigantesca stella ospite. Misurando la sottile forma ovoidale (“ellitticità”) dell’atmosfera di Betelgeuse – che emette onde radio – in epoche diverse, i ricercatori hanno riscontrato che la stella appare sensibilmente più allungata quando la compagna si trova, presumibilmente, alla massima separazione apparente da Betelgeuse, mentre assume una forma più tondeggiante quando la compagna sta transitando davanti o dietro la stella. È un po’ come osservare le increspature sulla superficie di uno stagno e dedurre che qualcosa si stia muovendo appena sotto di essa: i ricercatori non possono vedere direttamente la compagna alle lunghezze d’onda radio, ma riescono a coglierne l’influenza sulla forma dell’atmosfera di Betelgeuse man mano che l’oggetto percorre la propria orbita.
Prospettive future
Il team sottolinea che saranno necessarie ulteriori osservazioni, che coprano un arco più ampio dell’orbita della compagna – in particolare a frequenze non ancora adeguatamente analizzate – per confermare e perfezionare questi risultati. Si prevede che futuri osservatori, come il Next Generation Very Large Array (attualmente in fase di sviluppo), renderanno tali studi una prassi più comune, offrendo una visione ancora più nitida di come le supergiganti rosse, tra cui Betelgeuse, perdano materia ed evolvano nelle fasi finali della loro esistenza, e di come l’attrazione esercitata da una compagna vicina possa influenzare tale processo.
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