Betelgeuse skifter form i takt med Siwarha, stjernen der kredser inde i den

Betelgeuse, den røde superkæmpe, der markerer Orions skulder, er ikke helt rund, og graden af dens skævhed ser ud til at følge en anden stjernes rytme. Nye radiokort viser, at kæmpens ydre atmosfære strækkes til en svag oval, når dens ledsager, Siwarha, når sit største afstandspunkt fra stjernen, og derefter vender tilbage mod en cirkel, når ledsageren passerer foran eller bag den.

Mønstret er opsigtsvækkende, fordi Siwarha ikke kredser om Betelgeuse på sikker afstand. Den bevæger sig gennem kæmpens udstrakte atmosfære lidt mere end to gange stjernens radius fra centrum, så den skiftende form virker som krusninger på en dam, der afslører noget, som bevæger sig under overfladen. »Denne ledsager kredser så tæt på stjernen, at den faktisk passerer gennem dens udstrakte atmosfære,« sagde Lynn Matthews fra MIT Haystack Observatory, som ledede studiet.

De samme observationer rummer et andet resultat. Atmosfæren er i vid udstrækning kommet sig efter Great Dimming, episoden hvor Betelgeuse blev svagere end på noget andet tidspunkt i mere end et århundredes registreringer. Gas, der blev usædvanligt kold lige før nedtoningen, gløder nu ved omkring 3.500 kelvin, tæt på temperaturen på stjernens synlige overflade.

Betelgeuse er en af de to nærmeste røde superkæmper, en massiv stjerne i de sidste faser af sit liv, som en dag vil eksplodere som en supernova. Hvordan sådanne stjerner afkaster deres ydre lag, før det sker, former skyen, de efterlader, og en ledsager, der pløjer gennem disse lag, er et nyt element i fortællingen.

Hvordan radiobølger lader astronomer dissekere en stjernes atmosfære

Holdet, som omfattede forskere fra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, University of Manchester og European Southern Observatory, kombinerede to instrumenter. Very Large Array i New Mexico dækkede de lavere frekvenser, mens ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile, dækkede de højere. Tilsammen observerede de Betelgeuse ved syv frekvenser, fra 22 til 485 gigahertz, i kampagner mellem 2021 og 2026.

Hver frekvens stammer fra en forskellig dybde. Højere frekvenser ser gas tættere på den synlige overflade, mens lavere frekvenser ser lag længere ude, så sættet opbygger et lag-for-lag-billede af atmosfæren fra lige over overfladen til flere gange stjernens radius. Betelgeuse er en af de største stjerner på himlen målt i tilsyneladende størrelse, så begge anlæg opløser den som en skive frem for et punkt. »Det var kombinationen af de utrolige data fra NSF VLA og ALMA, der gav os et overbevisende resultat her,« sagde Matthews. »Det er fantastisk, at vi kan bruge disse faciliteter til faktisk at opløse skiverne af nærliggende stjerner.«

For hvert billede tilpassede holdet en elliptisk skive og registrerede dens størrelse, orientering, lysstyrketemperatur og ellipticitet, et mål for hvor meget formen afviger fra en cirkel. Derefter sammenholdt de disse ellipticiteter med ledsagerens forudsagte position, hentet fra en offentliggjort bane, og tilføjede tre tidligere målinger fra andre radiostudier.

De havde kun få andre muligheder end at lede efter Siwarha indirekte. Hvis man antager en stjerne på omtrent dobbelt Solens radius og omkring 12.000 kelvin, ville dens egen radioglød ved 44 gigahertz være omkring 0,1 mikrojansky, mere end ti gange for svag til at kunne detekteres inden for nogen realistisk observationstid. Selv i de højeste ALMA-bånd, hvor den ville være lysere, ligger den under støjen i billederne. Under disse ALMA-observationer befandt ledsageren sig også næsten lige foran stjernen, blot omkring 23 millibuesekunder fra dens centrum.

Et køligere lag, en varmere skal og en stjerne tilbage til normalen

Måneder før Great Dimming fandt et studie ledet af Matthews, at Betelgeuses atmosfære ved 44 gigahertz havde sin laveste lysstyrketemperatur i 30 år, et tegn på, at en chokbølge fra konvektion dybt inde i stjernen havde forstyrret den ydre gas. Stjernen udstødte senere materiale, som dannede støv og delvist blokerede vores udsyn til den.

De nye målinger viser, at temperaturerne igen ligger inden for intervallet fra radioobservationer foretaget gennem omtrent de seneste tre årtier. Ved 22 gigahertz når gassen omkring 3.500 kelvin ved cirka 2,7 gange stjernens radius, sammenligneligt med overfladetemperaturen på mellem 3.476 og 3.650 kelvin. Denne temperaturtop ligger nu længere ude end i målinger foretaget før 2016, hvilket forfatterne fortolker som en mulig ændring i, hvordan atmosfærens tæthed falder med højden.

Tættere på fandt ALMA-dataene ved de højeste frekvenser, som når nærmere overfladen end nogen tidligere radiomåling, gas på omkring 2.200 kelvin ved 1,2 gange radius. Det er mere end 1.000 grader køligere end den synlige overflade og bekræfter et længe formodet temperaturminimum mellem overfladen og den varmere kromosfære over den. Det kølige lag stemmer overens med MOLsphere, en skal af molekylær gas udledt af infrarøde observationer. Ved hver frekvens er radiotemperaturerne også lavere end dem, der udledes af ultraviolet lys i de samme højder, hvilket peger på kølig gas blandet med det varme kromosfæriske materiale.

For at sætte det i perspektiv spænder Betelgeuse over omkring 44 millibuesekunder på himlen. Hvis den lå der, hvor Solen er, ville dens synlige overflade række ud over Mars’ bane.

En ledsager, der tog årtier at fastslå

Betelgeuse har længe været lysere og svagere i to rytmer, en på omkring 400 dage og en langsommere på omkring 2.100 dage, tæt på seks år, hvis årsag forblev uklar. To uafhængige studier konkluderede, at den langsomme cyklus skyldes en ledsager, der kredser inde i den udstrakte atmosfære i omkring 2,3 gange stjernens radius. Et hold, der arbejdede med speckle-billeddannelse, rapporterede derefter en foreløbig detektion og gav den navnet Siwarha, arabisk for »hendes armbånd«, en henvisning til Betelgeuses eget navn, »al-Jawzas hånd«. Navnet er nu officielt hos Den Internationale Astronomiske Union.

Yderligere beviser fulgte. Ultraviolette spektre fra Hubble Space Telescope viste linjeformer og hastigheder, der følger ledsagerens bane, hvilket forfatterne fortolkede som et kølvand, der slæber sig efter den. Den stærkeste bekræftelse kom fra direkte billeddannelse med SPHERE-instrumentet på ESO’s Very Large Telescope, som detekterede ledsageren på dens forudsagte position. Radioresultatet føjer en anden type signatur til: ledsagerens effekt på selve kæmpens form.

Hvad radiokortene ikke afgør

Ellipticiteten er lille i hvert bånd og i hver epoke, og tendensen bygger på et begrænset antal observationer spredt over banen. Forfatterne beskriver resultatet som foreneligt med periodiske forstyrrelser fra ledsageren, ikke som et bevis, og siger, at der er behov for flere epoker, der dækker et bredere spektrum af frekvenser og banefaser, for at bekræfte det.

Der er også et mysterium i dataene. Ellipticiteten følger ledsageren på tværs af frekvenser, men orienteringen af den bedst tilpassede oval stemmer ikke overens mellem dem. De højeste ALMA-bånd placerer dens lange akse ved 31 til 47 grader, de to lavere ALMA-bånd ved omkring 140 grader og VLA ved omtrent 90 til 120 grader. En mulig forklaring er, at hver frekvens prøvetager et forskelligt udsnit af en tredimensionel forstyrrelse, såsom kølvandet foreslået ud fra Hubble-dataene, men det mangler stadig at blive afprøvet.

Holdet gennemsøgte også billederne for lyse pletter eller asymmetrier nær ledsagerens forudsagte position og fandt ingen, der entydigt kunne knyttes til den, delvist på grund af den beskedne opløsning ved nogle frekvenser og ledsagerens vanskelige position under de skarpeste observationer. Siwarhas egen natur, herunder dens masse og type, er stadig omdiskuteret. Hvis den viser sig at være en ung stjerne med udbrud, kan den udsende variabel radioemission ved lavere frekvenser, omkring 5 til 10 gigahertz, som disse observationer ikke dækkede.

Ofte stillede spørgsmål om Betelgeuse og Siwarha

Hvad er Siwarha?

Siwarha er Betelgeuses ledsagerstjerne. Den kredser inde i den røde superkæmpes udstrakte atmosfære ved omkring 2,3 gange stjernens radius og fuldfører en bane omtrent hver 2.100. dag. Navnet betyder »hendes armbånd« på arabisk og er nu en officiel IAU-betegnelse.

Er Betelgeuse kommet sig efter Great Dimming?

Ved radiobølgelængder er svaret i vid udstrækning ja. Lysstyrketemperaturen ved 22 og 44 gigahertz, som nåede et 30-årigt lavpunkt lige før nedtoningen, er tilbage inden for det interval, der er målt gennem omtrent de seneste tre årtier. Selve nedtoningen, i slutningen af 2019 og begyndelsen af 2020, efterlod Betelgeuse svagere end på noget tidspunkt i mere end et århundredes registreringer.

Er Betelgeuse ved at eksplodere?

Intet i dette studie peger på en nært forestående supernova. Betelgeuse er en rød superkæmpe i de sene faser af sit liv og forventes at eksplodere en dag, men disse observationer følger adfærden i dens ydre atmosfære, ikke tilstanden i dens kerne.

Hvor langt væk er Betelgeuse?

Estimaterne varierer. Dette studie anvender en afstand på omkring 222 parsec, omtrent 720 lysår, mens andre ofte citerede tal placerer stjernen tættere på, omkring 650 lysår. Uanset hvad er den en af de to røde superkæmper, der ligger nærmest Jorden.

Hvad sker der nu

Artiklen blev offentliggjort i The Astronomical Journal i september 2026, og National Radio Astronomy Observatory bekendtgjorde resultaterne den 27. oktober. I holdets banetabel var ledsageren netop passeret stjernens fjerne side i april 2026 og på vej tilbage mod sit næste punkt med størst afstand, den type øjeblik hvor den ovale effekt burde ses tydeligst. Forfatterne ønsker nye epoker på tværs af flere frekvenser og banefaser og forventer, at Square Kilometre Array og Next Generation Very Large Array vil gøre sådanne målinger rutinemæssige. Indtil da er den eneste måde at se Siwarha i radiolys på at se Betelgeuse ændre form.

Kilde: Matthews et al., “New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae953d

Tags: astronomi, ALMA, Betelgeuse, dobbeltstjerner, rød superkæmpe, Siwarha