24.07.25: Stjernen Betelgeuse i stjernebildet Orion har fascinert mennesker til alle tider. Den er en rød superkjempe, himmelens 9. mest lyssterke stjerne, varierer i lysstyrke og befinner seg i et av de aller tydeligste stjernebildene. I moderne tid har vi blitt klar over at stjernen står på randen til å eksplodere som supernova, men også at den oppfører seg på merkelige måter. Forskerne har mistenkt at Betelgeuse kan ha en ledsager – det er bevist nå ved hjelp av et virkelig oppsiktsvekkende bilde som til og med viser at det er en stjerne inne i stjernen!

av Knut Jørgen Røed Ødegaard

Det første bildet som er tatt av ledsageren til Betelgeuse! Dette bildet svarer på et spørsmål astronomene har stilt seg i lang tid: Er Betelgeuse dobbel? Ledsageren ser her blå ut, fordi den ut ifra analysene trolig er en relativt varm A- eller B-stjerne som pga. temperaturen er blåhvit. 
Foto: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA. Bildebehandling: M. Zamani (NSF NOIRLab)

Med en avstand på ca. 550 lysår er Betelgeuse den nærmeste røde superkjempen til Jorden. Det er en stjerne som bare er omkring 10 millioner år gammel, mot Solens 4,6 milliarder år, men likevel er Betelgeuse blitt gammel og står på nippet til å eksplodere som en supernova. Superkjempe-stadiet er det siste før denne dramatiske og spektakulære eksplosjonen, og Betelgeuse har est ut til en diameter 700 ganger Solens. De betyr at om Betelgeuse hadde befunnet seg der Solen er, ville superkjempen ha slukt alle planetene ut til og med Mars og nesten nådd ut til Jupiter.

Sammenligning mellom størrelsen til Betelgeuse og vårt solsystem. Den nyoppdagede ledsageren er markert med omtrentlig størrelse og avstand fra Betelgeuse. Ledsageren er inne i den ytterste delen av atmosfæren til Betelgeuse, men siden banen trolig er avlang, vil ledsageren i perioder trolig komme enda nærmere Betelgeuse.
Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O’Gorman/P. Kervella, montasje/illustrasjon: Sannes & Ødegaard

Mytologisk befinner Betelgeuse seg på skulderen til jegeren Orion, og folk har til alle tider lagt merke til at stjernen varierer i lysstyrke. Dette fenomenet har blitt grundig studert i moderne tid, ikke minst i et forsøk på å forstå stjernen og når den skal eksplodere, og vi vet at variasjonene har to perioder: En hovedperiode på rundt 400 døgn, og en langvarig sekundærperiode på rundt 6 år.

Stjernebildet Orion med Betelgeuse som en oransje flekk oppe til venstre for de tre stjernene i midten av Orion. De kalles Orions belte. Merk fargeforskjellen mellom Betelgeuse og den blålige Rigel nede til høyre for Orions belte.
Foto/montasje: E. Slawik/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani

Den store dimmingen

I 2019 og 2020 avtok lysstyrken til Betelgeuse sterkere enn vi har sett i moderne tid – hendelsen ble kalt «Den store dimmingen». Noen begynte å spekulere på om den snart ville eksplodere som supernova, men det viste seg at en stor støvsky, som var blåst ut fra stjernen, skygget for lyset. Men hendelsen økte interessen for denne gigantiske stjernen, og flere undersøkelser tydet på at de langvarige variasjonene kunne forklares med en liten ledsagerstjerne. Både romteleskopet Hubble og røntgenobservatoriet Chandra ble brukt for å lete etter ledsageren, men uten at denne ble funnet.

Ved hjelp av et av ESOs 8,2 meter store VLT-teleskop i Chile ble Betelgeuse fotografert midt under den rekordartede lyssvekkelsen. Bildet avslørte også at stjernens form tilsynelatende hadde endret seg på under et år.
Foto: ESO/M. Montargès et al.

Den ene er døende, den andre blir født

Men nå har et forskerteam brukt Gemini North-teleskopet på Hawaii til å gjøre observasjoner som for alltid kan endre vårt syn på denne fascinerende stjernen!

Forskerteamet ble ledet av astrofysiker Steve Howell fra NASA Ames Research Center. De observerte Betelgeuse ved hjelp av en såkalt speckle imager kalt ‘Alopeke. ‘Alopeke, betyr “rev” på Hawaiisk og instrumentet er finansiert av NASA–NSF-prosjektet Exoplanet Observational Research Program (NN-EXPLORE) og er installert på Gemini North-teleskopet på Hawaii.

En speckle imager tar svært mange høyoppløselige bilder av astronomiske objekter og med svært korte eksponeringstider som fryser bort den atmosfæriske turbulensen. Metoden kan øke oppløsningen og skarpheten i bildene tatt med bakkebaserte instrumenter dramatisk, men kan kun benyttes på lyssterke objekter. Men med det 8,1 meter store teleskopet på Gemini North var det mulig å ta bilde også av ledsageren til Betelgeuse.

Gemini North-observatoriet på Hawaii fotografert i 2019 under en total måneformørkelse (i bakgrunnen på høyre side av bildet).
Foto: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Chu

Analysene av observasjonene viser at ledsageren har disse egenskapene: Ledsageren er 6 størrelsesklasser svakere enn Betelgeuse i synlig lys (tilsvarer 250 ganger svakere), har rundt 1,4-2,0 solmasser (Betelgeuse selv er estimert å ha ca. 18 solmasser) og ser ut til å være en før-hovedseriestjerne av type A eller B. Dette er en varm, ung og hvit stjerne som fortsatt ikke har begynt å brenne hydrogen i kjernen.

Det utrolige er altså at Betelgeuse selv er døende, mens ledsageren fortsatt er i ferd med å bli født!

Begge stjernene ble trolig til fra den samme gasskyen og dannelsen startet omtrent samtidig. Forklaringen er at stjerner med stor masse utvikler seg langt raskere enn lettere stjerner: De blir født raskere, lever raskere og dør mye raskere.

Men denne forklaringen kommer nok til å bli debattert – de senere årene har vi forstått tette dobbeltstjerner langt bedre enn tidligere. Noen forskere kommer nok til å hevde at Betelgeuse har revet bort de ytre lagene på ledsageren sin og blottlagt de indre delene. Dette kan avklares ved hjelp av spektroskopiske undersøkelser av ledsageren. Dersom overflaten er anriket i helium eller tyngre stoffer, er stjernen eldre og har mistet de ytre lagene. Dersom de ytre lagene fortsatt er svært hydrogenrike, er det derimot sannsynligvis en før-hovedseriestjerne som foreslått.

Observasjonene er heller ikke spesielt sikre, bare 1,5 sigma (burde vært 5 sigma). Men resultatene styrkes av at de stemmer perfekt med tidligere forutsigelser av stjernens posisjon og lysstyrke.

Stjerne i stjernen

Ledsageren går i bane relativt kort fra Betelgeuse – omtrent 4 ganger avstanden mellom Jorden og Solen. Det betyr at omløpstiden er ca. 6 år, noe som passer perfekt til den observerte periodisiteten på 6 år. Oppdagelsen er første gang en nær ledsager har blitt oppdaget i bane rundt en superkjempe. Enda mer imponerende er det at ledsageren faktisk går i bane et godt stykke inn i Betelgeuses svært oppblåste ytre atmosfære! Bildet ble tatt i desember 2024 mens ledsageren var lengst fra Betelgeuse i sin bane – 0,052 buesekunder. Det svarer til 8,8 AU, eller 1,3 milliarder km. Det er litt under avstanden fra Solen til Saturn i vårt solsystem. Men ledsagerens bane er trolig elliptisk (avlang) slik at ledsageren er nærmere Betelgeuse i deler av omløpet.

Dette demonstrerer hvor kraftig Alopeke-instrumentet er, men gir også en mulig forklaring på hvorfor andre røde superkjemper har langperiodiske variasjoner i lysstyrke.

I november 2027 får forskerne en ny mulighet for å observere ledsageren i detalj siden den da vil befinne seg lengst fra Betelgeuse i banen sin.

Første bilde av Betelgeuses ledsager!
Foto: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA. Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

MER INFORMASJON

Pressemelding fra NOIRLAB

Forskningsartikkel om funnet

newswise.com: Gemini North Discovers Long-Predicted Stellar Companion of Betelgeuse

phys.org: Hidden neighbor: Astronomers confirm long-suspected companion star near Betelgeuse

astroevents.no: Betelgeuse på nippet til å eksplodere og med en spektakulær forhistorie?

astroevents.no: Flere saker om stjerner