Una estrella oculta atraviesa la atmósfera de Betelgeuse, revelan nuevas evidencias

Recientes observaciones astronómicas sugieren que algo inusual está sucediendo en la atmósfera de Betelgeuse, una de las estrellas más reconocibles del cielo nocturno. Los científicos han detectado cambios sutiles en la forma de la estrella, lo que indica que un objeto se mueve a través de sus capas exteriores, perturbando el gas circundante como un visitante invisible que hace ruido dentro de una casa. Las nuevas observaciones apuntan a un posible culpable: Siwarha, una estrella compañera recientemente descubierta que parece estar transitando por la atmósfera de Betelgeuse.

Betelgeuse, un masivo supergigante rojo ubicado en la constelación de Orión, ha fascinado a los astrónomos durante generaciones. Sin embargo, atrajo la atención mundial a finales de 2019 y principios de 2020, cuando su brillo cayó inesperadamente a su nivel más bajo registrado en más de un siglo, un fenómeno conocido como el Gran Atenuación, que generó preguntas sobre lo que estaba ocurriendo en el interior de la estrella envejecida.

Ahora, observaciones del Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation y del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelan que la vasta atmósfera exterior de Betelgeuse ha regresado en gran medida a la normalidad. Más intrigante aún, las mediciones proporcionan nuevas evidencias de que una estrella compañera cercana está perturbando físicamente la atmósfera del gigante estelar.

El estudio fue liderado por Dr. Lynn D. Matthews, científico principal y director adjunto en el MIT Haystack Observatory, en colaboración con científicos del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, la Universidad de Manchester y el European Southern Observatory. El equipo analizó observaciones recopiladas entre 2021 y 2026 en siete frecuencias de radio que abarcan desde 22 GHz hasta 485 GHz.

Diferentes frecuencias de radio permiten a los astrónomos examinar diferentes profundidades dentro de la atmósfera de una estrella. Al combinar las observaciones de ambos telescopios, los investigadores reconstruyeron la estructura de las capas exteriores de Betelgeuse, comenzando justo por encima de su superficie visible y extendiéndose hacia afuera hasta varias veces su radio. "La combinación de los increíbles datos del NSF VLA y ALMA nos brindó un resultado convincente aquí", afirmó Matthews. "El hecho de que podamos usar estas instalaciones para resolver realmente los discos de estrellas cercanas es asombroso".

Betelgeuse se recupera de su misteriosa Gran Atenuación

Las últimas mediciones también ayudan a los científicos a comprender cómo ha cambiado Betelgeuse desde su extraordinario episodio de desvanecimiento. Varios meses antes de la Gran Atenuación, una investigación anterior liderada por Matthews detectó temperaturas inusualmente bajas en la atmósfera de la estrella a longitudes de onda de radio. En ese momento, los investigadores sugirieron que la convección turbulenta en el interior de Betelgeuse podría haber generado una onda de choque que se propagó hacia afuera y perturbó el gas circundante. Esa perturbación podría haber ayudado a desencadenar la enorme liberación de material que más tarde formó polvo y oscureció parte de la luz de la estrella.

Las nuevas observaciones indican que la atmósfera se ha calentado a temperaturas más típicas de Betelgeuse. A una distancia de aproximadamente 2.7 veces el radio de la estrella, el gas ahora tiene una temperatura de brillo medida de aproximadamente 3,500 Kelvin, comparable a la temperatura de la superficie de Betelgeuse.

Astrónomos descubren una capa atmosférica inesperadamente fría

Los investigadores también confirmaron una característica que los científicos habían sospechado que existía durante años: una región de gas inusualmente frío entre la superficie visible de Betelgeuse y su capa atmosférica superior, conocida como la cromosfera. Utilizando ALMA en sus frecuencias más altas observadas, el equipo pudo investigar más cerca de la superficie de la estrella de lo que las mediciones de radio anteriores habían permitido. Los resultados revelaron temperaturas que caen a aproximadamente 2,200 Kelvin, más de 1,000 grados por debajo de la temperatura de la superficie visible, o fotosfera.

Esta región fría corresponde a la MOLsfera, una capa que contiene gas molecular que los astrónomos habían identificado previamente principalmente a través de observaciones en el infrarrojo. Las nuevas mediciones de radio proporcionan un examen mucho más directo de esta parte elusiva de la atmósfera de Betelgeuse y confirman el "mínimo de temperatura" que se había sospechado durante mucho tiempo.

Una estrella compañera oculta puede estar distorsionando Betelgeuse

Uno de los descubrimientos más intrigantes involucra a Siwarha, la estrella más pequeña que se cree orbita extremadamente cerca de Betelgeuse. Los astrónomos propusieron por primera vez la existencia de la compañera en 2024 como una posible explicación para un ciclo desconcertante en el que el brillo de Betelgeuse cambia aproximadamente cada 2,100 días. Observaciones posteriores de imagen directa y espectroscopia han proporcionado apoyo adicional para la existencia de la compañera.

El nombre Siwarha refleja su relación con Betelgeuse. El nombre de la estrella gigante proviene de la expresión árabe que significa "la mano de al-Jawza", mientras que Siwarha significa "su pulsera".

A diferencia de un planeta o estrella que viaja lejos de su anfitrión, se cree que Siwarha sigue una órbita que la lleva directamente a través de la atmósfera extendida de Betelgeuse. Su distancia orbital estimada es de solo aproximadamente el doble del radio del supergigante rojo.

"Esta compañera está orbitando tan cerca de la estrella que realmente pasa a través de su atmósfera extendida", explicó Matthews.

A medida que Siwarha avanza en su órbita, puede atravesar el gas circundante, similar a un barco rápido cortando el agua. La estela resultante podría perturbar la atmósfera, produciendo cambios que los astrónomos pueden detectar, aunque la estrella más pequeña en sí misma permanezca invisible en las observaciones de radio.

De hecho, los investigadores calcularon que Siwarha es probablemente decenas a cientos de veces demasiado tenue para ser detectada directamente con las mediciones de radio que recopilaron. En cambio, buscaron evidencias indirectas de su presencia al estudiar la forma de la atmósfera de Betelgeuse.

La forma cambiante de Betelgeuse revela nuevas pistas

Los científicos descubrieron que Betelgeuse no siempre aparece perfectamente redonda en longitudes de onda de radio. Su atmósfera a veces desarrolla una apariencia ovalada ligeramente estirada, y el momento de estos cambios parece coincidir con la posición esperada de Siwarha. Para investigar esta conexión, el equipo midió la desviación de la atmósfera de una forma circular ("elipticidad") a través de observaciones realizadas en diferentes momentos.

Encontraron que Betelgeuse tiende a verse más alargada cuando se espera que Siwarha esté en su mayor separación aparente de la estrella gigante. Cuando se predice que la compañera pasará frente o detrás de Betelgeuse desde nuestra perspectiva, la atmósfera parece más redonda. Esta relación proporciona evidencia convincente de que la estrella más pequeña puede estar influyendo en la forma de las capas exteriores de Betelgeuse a través de la gravedad y su paso físico a través del gas.

El efecto se asemeja a notar ondas que se propagan a través de un estanque sin poder ver qué las causó. Aunque Siwarha sigue siendo demasiado tenue para identificarse directamente en longitudes de onda de radio, la forma cambiante de la atmósfera de Betelgeuse puede revelar su movimiento alrededor de la estrella más grande.

Futuras observaciones podrían revelar más sobre Betelgeuse

A pesar de los resultados prometedores, los astrónomos enfatizan que son necesarias más observaciones para confirmar la conexión entre la órbita de Siwarha y las distorsiones atmosféricas. Las mediciones que cubren más del ciclo orbital de la compañera, particularmente en frecuencias de radio que aún no se han estudiado extensamente, podrían ayudar a establecer cuán fuertemente la estrella más pequeña afecta a Betelgeuse.

Instrumentos más avanzados podrían eventualmente proporcionar una imagen aún más clara. El Next Generation Very Large Array, un observatorio actualmente en desarrollo, se espera que facilite estudios detallados de estrellas cercanas y sus atmósferas. Tales observaciones podrían revelar no solo cómo las estrellas compañeras influyen en sus vecinos masivos, sino también cómo los supergigantes rojos envejecidos pierden material a medida que se acercan a las etapas finales de sus vidas. Comprender estas interacciones podría ayudar a los astrónomos a explicar mejor los complicados procesos que moldean la evolución de estrellas enormes como Betelgeuse.

Los hallazgos fueron publicados en The Astronomical Journal en un artículo titulado "Nuevas observaciones espacialmente resueltas de Betelgeuse desde el VLA y ALMA: evidencia de perturbaciones atmosféricas de una compañera cercana".

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