Cambios de luminosidad en Betelgeuse fueron causados por nube de polvo

Betelgeuse es una estrella supergigante roja ubicada en la constelación de Orión. Corresponde al hombro izquierdo del cazador representado por esta constelación, lo que quiere decir que desde el hemisferio sur la vemos abajo, a la derecha.

La Constelación de Orión, como se ve desde el hemisferio Sur. Imagen original: Hubble Space Telescope.

Esta estrella resulta muy interesante de estudiar, ya que está relativamente cerca de la Tierra (alrededor de 700 años luz) y porque se encuentra en las últimas etapas de evolución estelar. Esto quiere decir que pronto (y pronto, en términos astronómicos, puede significar la próxima semana o en varios miles de años más) su vida terminará en una de las explosiones más energéticas del universo: una supernova. Esta explosión nos nos afectará en la Tierra, pero si será visible: cuando ocurra, Betelgeuse se transformará en el tercer objeto más brillante del cielo (después del Sol y la Luna) y se podrá observar a simple vista, incluso durante el día, por varios meses. Es por eso que, cuando a fines de 2019 la luminosidad de Betelgeuse comenzó a cambiar de forma inusual, varios se emocionaron pensando que había llegado este esperado momento.

Una estrella que se oscurece

En octubre de 2019 la luminosidad total de Betelgeuse comenzó a disminuir drásticamente. En febrero de 2020 la luminosidad llegó a ser un 35% menor de lo normal, por lo que incluso a simple vista era posible notar (con cielos oscuros y un ojo bien entrenado) que la estrella estaba menos brillante que lo usual.

Betelgeuse es una estrella semi-variable: su luminosidad suele cambiar en el tiempo, con algunas variaciones cíclicas y otras irregulares. El cambio que se vió a fines de 2019 no se pudo relacionar con los ciclos conocidos de la estrella. Varias teorías surgieron en ese entonces, y en marzo de 2020 comenté, en un capítulo del podcast, un estudio que proponía que este cambio se debía a un nuevo ciclo de la estrella del cual no existían registros actuales, ya que las variaciones de luminosidad ocurrían cada 400 años aproximadamente.

Betelgeuse antes y durante la disminución de luminosidad. En abril de 2020 volvió a niveles normales. Imagen: ESO/M. Montargès et al.

Un nuevo artículo publicado en Junio de 2021 en la revista Nature presenta una nueva explicación para este fenómeno. Investigadores del Observatorio de París utilizaron observaciones de la estrella obtenidas con el Very Large Telescope (VLT) ubicado en el norte de Chile. Debido a su gran tamaño y a que está relativamente cerca, Betelgeuse es una de las pocas estrellas que podemos observar en imágenes no sólo como un punto de luz, sino como un disco. Esto permite notar cambios y detalles en su superficie. Utilizando imágenes de alta resolución obtenidas en enero de 2019, diciembre de 2019, enero de 2020 y marzo de 2020, los investigadores notaron que la luminosidad no disminuyó de manera uniforme por toda la superficie de la estrella, sino que sólo en una zona específica de su hemisferio sur.

Usando simulaciones computacionales junto con las imágenes, los investigadores determinaron que en octubre de 2019 ocurrió una expulsión de material en esa zona de la estrella. Esto fue el resultado de una combinación de pulsaciones normales en la estrella con la existencia de una zona fría en su superficie. Debido a estos dos procesos, ocurrió una expulsión de plasma que se enfrió muy rápidamente, convirtiéndose en polvo. Esta nube de polvo, ubicada frente a la estrella desde nuestra perspectiva, comenzó a alejarse radialmente de Betelgeuse. Es por eso que el cambio de luminosidad se observó localizado en un área específica.

Estos nuevos resultados son consistentes con otros publicados en agosto de 2020, que llegaron a conclusiones similares utilizando observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble. En abril de 2020 Betelgeuse regresó a su nivel normal de luminosidad.

La eyección de material desde una zona fría en la superficie de la estrella ayudó a que este se transformara rápidamente en polvo. La nube de polvo moviéndose en la línea de visión desde la Tierra causó el efecto de oscurecimiento. Imagen: NASA, ESA, E. Wheatley (STScI).

En conclusión, este cambio de luminosidad no tiene relación alguna con la inminente explosión de supernova de Betelgeuse, sino que son procesos normales de una estrella inestable en etapas finales de su evolución. Los investigadores señalan dos puntos importantes: en primer lugar, poder observar y aprender más de estos procesos nos permitirá entender mejor la evolución de las estrellas masivas. Y en segundo lugar, que la explosión de Betelgeuse puede ocurrir sin advertencia alguna.

Es importante notar nuevamente que la explosión de supernova de Betelgeuse no afectará a la Tierra, pero sí será visible como una brillante estrella que permanecerá en el cielo incluso durante el día. Después de unos meses, la luminosidad disminuirá, y Betelgeuse como la conocemos desaparecerá del cielo.

Cuando una estrella termina su vida en una explosión de supernova, las capas que son expulsadas en esta etapa forman lo que hoy conocemos como nebulosas planetarias. Que se llamen «planetarias» no tiene relación alguna con los planetas — reciben ese nombre porque, al verse como discos en el cielo cuando se observan con telescopios, los primeros registros se referían a estos objetos como planetas.

La Nebulosa de la Hélice es una nebulosa planetaria, resultado de una explosión de supernova. En el centro se ubica una enana blanca, remanente de la estrella. Imagen: HST.

Al centro de esta nueva nebulosa planetaria se ubicará el remanente de la estrella. Dependiendo de su masa, una estrella puede terminar convirtiéndose en una enana blanca, una estrella de neutrones, o un agujero negro. Estas últimas dos opciones son lo que podría ocurrir con Betelgeuse, pero ninguno de estos casos afectará la Tierra o al sistema solar.

Supernovas a simple vista

A través de la historia, la humanidad ha tenido la oportunidad de observar varias explosiones de supernova a simple vista. En el año 185 astrónomos Chinos registraron la aparición de una nueva estrella en el cielo, la cual desapareció luego de ocho meses. En la actualidad, simulaciones computacionales ayudaron a descubrir que esa «nueva estrella» coincidió con la explosión de la supernova RCW 86, ubicada a 8.000 años luz de distancia. Gracias a registros de astrónomos Chinos podemos saber que también observaron, en el año 393, la explosión de la supernova G347.3-0.5.

RCW 60, nebulosa planetaria relacionada con la supernova más antigua de la que se tiene registro. Imagen: X-ray: NASA/CXC/SAO & ESA; Infared: NASA/JPL-Caltech/B. Williams (NCSU).

En el año 1006 ocurrió la explosion de supernova SN 1006, ubicada en la constelación de Lupus. Con técnicas actuales sabemos que alcanzó un brillo 16 veces mayor al de Venus, y que fue visible durante el día por varios meses. De esta nueva estrella existen registros históricos en China, Japón, Irak, Egipto, y partes de Europa y América del Norte. La supernova SN 1054, cuyo remanente hoy conocemos como la Nebulosa del Cangrejo, también fue registrada en distintas partes del mundo en 1054, y fue visible en el cielo por casi dos años.

Dos de los astrónomos más reconocidos de la historia también tuvieron la oportunidad de observar supernovas a simple vista. En 1572 el astrónomo Tycho Brahe, cuyas observaciones del cielo a simple vista se consideran como las más exactas de la era pre-telescopios, registró la que hoy conocemos como supernova SN 1572 en la constelación de Casiopea. Y, en 1604, Johannes Kepler registró observaciones de la supernova SN 1604 en su trabajo De Stella Nova, o «La nueva estrella».

Registro de la supernova SN 1572 realizado por Tycho Brahe. Imagen: Brahe, Tychonis (1573) Tychonis Brahe, Dani De noua et nullius aeui memoria prius visa stella, iam pridem anno à nato Christo 1572, Hafniae: Impressit Laurentius Benedictj.

En febrero de 1987, la supernova SN 1987A fue lo suficientemente brillante para ser observada a simple vista. Esta es, posiblemente, la explosión de supernova más importante de la historia. Fue la primera vez que astrónomos, con telescopios y técnicas modernas, pudieron observar una supernova «en vivo» y seguir sus cambios en tiempo real. Además de haber sido observada por decenas de astrónomos, profesionales y aficionados, esta brillante estrella fue visible cerca de las Nubes de Magallanes (un par de cúmulos de estrellas visibles desde el hemisferio sur) por varios días.

Remanente de SN 1987A, la última supernova que se pudo ver a simple vista. Imagen: NASA, ESA, K. France (University of Colorado, Boulder), and P. Challis and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).

Fuentes y enlaces de interés

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