Una estrella muy cercana produce los cambios de brillo en Betelgeuse

Una estrella compañera ha sido descubierta girando alrededor de la supergigante roja Betelgeuse, una de las más brillantes del firmamento, en una órbita extremadamente estrecha.

Este hallazgo, realizado con el telescopio Gemini North en Hawai, responde al milenario misterio de la variación del brillo de la estrella y proporciona información importante sobre los mecanismos físicos que hay detrás de otras estrellas supergigantes rojas variables.

Betelgeuse es la supergigante roja más cercana a la Tierra. Tiene un volúmen enorme, con un radio unas 700 veces mayor que el del Sol. A pesar de tener sólo diez millones de años, lo que se considera joven para los estándares de la astronomía, se encuentra en una fase avanzada de su vida. Situada en el hombro de la constelación de Orión, la gente ha observado a Betelgeuse a simple vista por miles de años, notando que la estrella cambia de brillo con el tiempo. Los astrónomos establecieron que Betelgeuse tiene un período principal de variación de aproximadamente 400 días y otro período secundario de variabilidad que se extiende a unos seis años.

En 2019 y 2020, se produjo una fuerte disminución del brillo de Betelgeuse -un fenómeno que se conoció como el "Gran oscurecimiento". Este evento llevó a pensar que se acercaba la muerte de una supernova, pero los científicos pudieron determinar que en realidad se trataba de una enorme nube de polvo expulsada por la misma Betelgeuse.

El misterio del Gran Oscurecimiento estaba resuelto, pero el acontecimiento suscitó un renovado interés en el estudio de Betelgeuse, lo que dio lugar a nuevos análisis de datos de archivo sobre la estrella. Uno de estos análisis llevó a los científicos a proponer que la causa de la variabilidad de seis años de Betelgeuse se debía a la presencia de una estrella compañera [1]. Pero cuando el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra buscaron a esta compañera, no se detectó ninguna.

No fue sino hasta que un equipo de astrofísicos liderados por Steve Howell, un investigador científico senior del Centro de Investigación Ames de la NASA, que fue posible detectar a la estrella compañera de Betelgeuse, usando un generador de imágenes llamado 'Alopeke, que utiliza una técnica conocida como "speckle imager". 'Alopeke, que en hawaiano significa "zorro", es financiado por el Programa de Investigación para la Observación de Exoplanetas de NASA-NSF (NN-EXPLORE, por sus siglas en inglés) y se encuentra instalado en el telescopio Gemini Norte, la mitad boreal del Observatorio Internacional Gemini, informa en un comunicado NOIRLab, que opera el telescopio.

"Speckle imaging" es una técnica que se utiliza en astronomía para obtener imágenes utilizando tiempos de exposición muy cortos para congelar las distorsiones en las imágenes causadas por la atmósfera terrestre. Esta técnica logra una alta resolución en las imágenes, la cual, combinada con el poder de recolección de luz del espejo primario de 8,1 metros de diámetro de Gemini Norte, permitió detectar directamente a la tenue compañera de Betelgeuse.

El análisis de la luz de la estrella compañera permitió a Howell y a su equipo determinar sus características. De este modo, descubireron que es seis magnitudes más débil que Betelgeuse en el rango de longitud de onda óptico; tiene una masa estimada de alrededor de 1,5 veces la del Sol y parece se una estrella de presecuencia principal de tipo A o B, es decir una estrella caliente, joven y de color blanco azulado que aún no ha iniciado la combustión de hidrógeno en su núcleo.

La compañera se encuentra a una distancia relativamente cercana a Betelgeuse, a unas 4 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Este descubrimiento es la primera vez que se detecta una compañera estelar orbitando tan cerca de una estrella supergigante roja. Aún más sorprendente es que la compañera orbita en el interior de la atmósfera exterior de Betelgeuse lo que demuestra la increíble capacidad de resolución de 'Alopeke'.

Luego de comprobar el descubrimiento, Howell destacó "la capacidad de Gemini Norte para obtener altas resoluciones angulares y contrastes nítidos permitió detectar directamente a la compañera de Betelgeuse,". Además, explicó que 'Alopeke logró lo que ningún otro telescopio pudo hacer antes: "Los artículos científicos que predijeron la presencia esta compañera estelar, creían que nadie sería capaz de obtener imágenes de ella".

Este descubrimiento proporciona una imagen más clara de la vida de esta roja supergigante y su futura muerte. Betelgeuse y su estrella compañera nacieron probablemente al mismo tiempo. Sin embargo, la estrella más pequeña tendrá una corta vida debido a las fuerzas de marea que la impulsarán a entrar en una espiral hacia Betelgeuse hasta que encuentre su muerte, lo que los científicos estiman ocurra en los próximos 10.000 años.

El descubrimiento también puede ayudar a explicar por qué estrellas rojas supergigantes similares pueden experimentar cambios períodicos en su brillo en una escala de muchos años.

Una nueva oportunidad para estudiar la compañera estelar de Betelgeuse se producirá en noviembre de 2027 cuando regrese de su separación más lejana con Betelgeuse, y por tanto, sea más fácil de detectar. Howell y su equipo esperan poder realizar observaciones de Betelgeuse antes y durante este evento para delimitar mejor la naturaleza de la compañera.