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Eras “cool”, Betelgeuse

Crédito de la imagen destacada: La foto de astronomía del día (APOD) por NASA, Junio 5, 1999

La estrella veterana, Betelgeuse, ha estado atrayendo mucha atención en estos últimos meses. Esto es porque la luz de esta súpergigante roja (RSG, por sus siglas en inglés) cercana se ha estado viendo más y más débil. Dado a que Betelgeuse es (típicamente) la RSG más brillante de la noche, los astrónomos profesionales y aficionados han estado monitoreando cambios en su flujo de luz a través del tiempo, denominado su ‘curva de luz‘.

El brillo de una estrella es frecuentemente medido en varias bandas de longitud de onda porque la luz de las estrellas no es monocromática. La banda V define una longitud de onda de ~550nm, lo cual corresponde a longitudes de onda vistas por el ojo humano.

En el 7 de diciembre de 2019, un equipo de astrónomos observaron que Betelgeuse tenía un brillo de una magnitud de V = 1.12, comparado con su valor tradicional de V ~ 0.2 – 0.3. Esto se registró como el valor mas pequeño en mas de 50 años (por razones históricas, la magnitud incrementa cuando el brillo de una estrella disminuye). Con el tiempo, esta disminución en su brillo continuó, logrando llegar a su valor mas bajo el 30 de enero (una magnitud de V = 1.61). Alrededor de este tiempo, fue sugerido que la disminución del brillo de Betelgeuse se estaba alentando.

¿Ojos estrellados o estrella muerta?

Varios en la comunidad científica y el público en general han interpretado el comportamiento errático de Betelgeuse como una indicación que se va a convertir en una supernova, la cual será visible a través de los ojos humanos y duraría varios días. Mientras que esta interpretación suena muy emocionante, también es la explicación menos probable. Al contrario, muchos argumentan – incluyendo los autores de hoy – que la disminución de luz se puede darse gracias a la composición de Beteleguse. Específicamente, las variaciones en la superficie de Betelgeuse pueden disminuir su temperatura aparente temporalmente, lo cual, de acuerdo a las leyes de emisión de un cuerpo negro, podrían dejar que parte de su luz emitida sea empujada a longitudes de ondas más largas, la cual no se podría observar en la banda V.

Mantengan la calma

Los autores del artículo de hoy investigan qué tan frío es Betelgeuse y si acaso es suficiente para explicar su reciente disminución de luz en la noche. Comenzaron utilizando un espectrógrafo óptico el 15 de febrero de 2020 utilizando el espectrógrafo de 4.3 metros en el Telescopio de Lowell Discovery (LDT por sus siglas en inglés). El término ‘espectrofotometría’ simplemente implica medir el espectro de una estrella donde el flujo de luz es escalado de acuerdo a su longitud de onda.

Los autores estiman la temperatura aparente de un grupo de 74 RSGs galácticas, incluyendo a Betelgeuse. Utilizan un método bien conocido para medir la fuerza de las líneas de absorción dadas al óxido de titáneo (TiO por sus siglas en inglés) en la estrella y compararlo con los valores estimados por modelos de atmósferas de estrellas.

Ellos comparan el espectro de Betelgeuse de febrero de 2020 a observaciones previas tomadas en marzo del 2004. Durante este tiempo, Betelgeuse tenía una magnitud de V ~ 0.5, lo cual es alrededor de 1.1 más brillante que la que tenía el 15 de febrero de 2020. La temperatura correspondiente es de 3650 K en 2004, comparada con 3600 K en el 2020. Los autores notaron que mientras que la magnitud aparente (o el flujo de luz) en el 2020 es mucho más baja que la del 2004, la figura del espectro es similar (Figura 1). La aparición de bandas TiO más fuertes se relacionan con una temperatura aparente más baja. Prosiguen a comparar la temperatura de Betelgeuse con otras RSGs conocidas en su muestra. Concluyeron que Betelgeuse es un poco más fría en el 2020 comparada con el 2004. Es importante indicar que estas temperaturas medidas tienen un margen de error de ~25 K, lo cual puede exagerar o disminuir la diferencia de temperatura real.

Los autores encuentran que la temperatura de Betelgeuse no ha disminuido proporcionalmente con su brillo. Si efectos de convección en la superficie fueran los responsables, una diferencia más grande de 50 K se pudiera haber visto. Esto indica que este periodo “frío” en la superficie de Betelgeuse probablemente no es la causa principal de la disminución de brillo de Betelgeuse. Otro efecto tiene que estar provocando esto.

Figura 1: Espectrofotometría de Betelgeuse del 2004 (en rojo) y del 2020 (en negro) mostrando una notable disminución en el flujo en el eje-y a través de un rango de longitud de ondas en el eje-x. Las líneas TiO se pueden ver como picos en ~4800, ~5000 y ~5900 en el eje-x. Figura 1 en este artículo.

Polvo en el tiempo

Los autores también miden la cantidad de polvo en la dirección de Betelgeuse ya que esto es otra explicación posible por la disminución de luz. El polvo circunestelar creado por la pérdida de masa de Betelgeuse podría causar que obscurezca su propia luz y, por lo tanto, se vería más débil. Sin embargo, encuentran que no hay un cambio aparente en la cantidad de polvo entre los años 2004 y 2020. Aunque también tuvieron que admitir que esta conclusión asume un modelo particular para la absorción de polvo.

Al contrario, las observaciones han demostrado que el polvo producido por la pérdida de masa de RSG tiene un tamaño más grande que la que se espera en el modelo de polvo tradicional. El polvo circunestelar compuesto por partículas más grandes producirían un efecto de extinción más “gris”, al absorber la luz a travez del espectro óptico en vez de tener una preferencia de absorber las ondas más azules. De esta manera, pudiera estar de acuerdo con el cambio en la magnitud V de Betelgeuse.

A partir del 22 de febrero, como fue notado en el Telegrama del Astrónomo, Betelgeuse ha oficialmente parado de disminuir su luz y, de hecho, ha estado brillando más fuerte una vez mas. Curiosamente, este brillo llego justo cuando estaba planeado. Varias observaciones que de varias longitudes de ondas, en particular en las regiones ultravioleta e infrarrojas, son necesarias para poder explicar los procesos estelares tomando parte en Betelgeuse que pudieran servir de explicación de este extraño periodo de actividad. Mientras tanto, los astrónomos mantendrán sus ojos abiertos para más eventos como este. Aunque puede que Betelgeuse ya no sea el centro de atención, voy a decir que siempre pensé que era bien ‘cool’.

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