Betelgeuse pole üksi

Autor: Üllar Kivila

Astronoomid on juba mõnda aega kahtlustanud, et hästituntud Orioni tähtkuju punasel hiidtähel Betelgeusel võib leiduda lähedane kaaslane, mida on oma ematähe suure heleduse kõrval väga raske eristada. Nüüd on 2024. aasta detsembris tehtud vaatluste põhjal seda tõenäoliselt esmakordselt nähtud. NASA Amesi Uurimiskeskuse vanemteaduri Steve Howelli juhitud töörühm kasutas Hawaii saarel asuvat Gemini teleskoopi, mis on oma 8,1-meetrise peapeegliga üks maailma suurimaid.

Gemini teleskoobi jäädvustus Betelgeusest koos oma vastavastatud kaaslasega. Et Betelgeuse nimi pärineb araabiakeelsest fraasist "al-Jawzā käsi/õlg", siis pakuti kaaslasele nimeks Siwarha - araabia keeles "käevõru".

Teleskoobi suurus määrab selle lahutusvõime, aga Maad ümbritsev atmosfäär on pidevas liikumises, mistõttu paistavad vaadeldavate taevakehade kujutised värelevana ning ilma lisavaeva nägemata jääks maapealsete teleskoopide lahutusvõime üsna tagasihoidlikuks. Betelgeuse suur heledus võimaldab selle vaatlemisel kasutada väga lühikest säriaega – antud töös 10 millisekundit – mis tähendab, et tähte sisuliselt filmitakse läbi teleskoobi. See aeg on piisavalt lühike, et atmosfääri võbelused seisavad ühe kaadri jooksul praktiliselt paigal ning paljude kaadrite keskväärtuse arvutamisel saadav lahutusvõime on piiratud vaid optilise süsteemi enda suurusega. Niisiis jäädvustatigi Betelgeusest 6000 kaadrit, mille kokkuliitmisel seni märkamatuks jäänud kaaslane end lõpuks ilmutas.

Leitud kaaslane on oma ematähest tervelt 6 tähesuurust tuhmim (ehk kiirgab umbes 250 korda vähem valgust) ning tiirleb Betelgeusest meie vaatepunktist vaid 50 millikaaresekundi kaugusele. Umbes sama lai paistaks umbes 100-meetrine objekt Kuul, vaadatuna Maalt või 5 cm suurune objekt Tallinnas, vaadatuna Tartust.

Betelgeuse on punakas-oranž täht Orioni tähtkuju "õlal". Eestist saame seda vaadelda sügishommikutel, talveöödel ja varakevade õhtutel. Foto: H. Raab

Millega siis tegu on? Tuleb tõdeda, et selle ühe vaatluse põhjal teame selle kaaslase olemusest üsna vähe ning neilgi teadmistel on suured määramatuse vahemikud. Tundub, et tegemist on meie oma Päikesest mõnevõrra suurema tähega (massihinnang on 1,4–2 Päikese massi) ning kui eeldame, et see on umbes sama vana kui Betelgeuse ise (u 10 miljonit aastat), siis on sisuliselt tegu verinoore tähega, mis vastavalt oma suurusele alles hakkab peajadale – ehk tähe stabiilsesse põhiolekusse – jõudma. Astronoomilisel ajaskaalal paraku seda kaaslast aga pikk elu ees ei oota. Tähed arenevad seda kiiremini, mida suurem on nende mass ning hinnanguliselt 15–20 Päikese massiga hiiglane Betelgeuse on selle lühikese ajaga juba oma elu lõppstaadiumisse jõudmas ning valmistub supernoovana plahvatamiseks. Võimalik, et vastavastatud kaaslane ei kesta niigi kaua – juba praegu tiirleb see Betelgeusele nii lähedal, et asub punase hiiu hõredate välimiste atmosfäärikihtide sees ning eeldatavasti langeb selle orbiit hõõrdumise tõttu ematähele aina lähemale.

Betelgeuse on muutliku heledusega täht - siin on näha selle variatsioone viimase paari aastakümne jooksul. Umbes aastapikkune pulseerimine tuleneb tõenäoliselt tähe enda muutlikkusest, kuid pikemaajalised variatsioonid on pikemat aega andnud astronoomidele alust arvata, et Betelgeusel võib olla kaaslane.
Graafikul on selgelt näha 2020. aasta alguses aset leidnud nn suur tumenemine, kus Betelgeuse heledus kahanes ligi kolmandikuni tavapärasest keskväärtusest. Selle tekitajaks oli kõige tõenäolisemalt tähelt välja pursanud ainepilv, mis eemaldudes jahtus ning sattus juhtumisi enam-vähem täpselt meie vaatesuunale, blokeerides osa tähevalgusest.
Andmed: American Association of Variable Star Observers (AAVSO)

Betelgeuse kaaslase avastamine võimaldab seda süsteemi palju paremini tundma õppida. (Seni teada olevalt) üksiku väga heleda tähena on olnud väga raske hinnata Betelgeuse kaugust meist – praegune parim hinnang on üpris suure määramatusega, umbes 400–600 valgusaastat. Vastavastatud kaaslast pikemat edasi vaadeldes võib olla võimalik seda oluliselt täpsustada, samuti võime täpsemalt teada saada, kui kauges tulevikus paljude astronoomide põnevusega oodatav Betelgeuse supernoova ikkagi on. Praeguste suurimate teleskoopide vaatlusvõimekusega suudame kaaslast vaadelda vaid siis, kui see oma orbiidil meie vaatepunktist nähtuna Betelgeusest maksimaalselt eemaldub. Kaaslase orbitaalperiood on eeldatavasti veidi alla 6 aasta, seega järgmine vaatlusvõimalus avaneb pool orbiiti hiljem, ehk umbes 2027. aasta novembris. Tõenäoliselt ootavad seda üle maailma päris mitmed observatooriumid.

Link teadusartiklile: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adeaaf

Jupiter lähi-infrapunas

Lähi-ifrapunakiirguses helendav Jupiter, mis jäädvustati Hawaii saarestikus asuva Gemini North 8,1 meetrise teleskoobi poolt 2016. aasta suvel*. Kuigi niinimetatud kesk- ja kaug-infrapuna vahemikud jäävad atmosfääris sisalduvate soojust neelavate (kasvuhoone)gaaside tõttu maapealsetele teleskoopidele püüdmatuks, pakuvad lähi-ifrapuna vaatlused siiski informatsiooni, mida nähtav valgus ei kanna. Näiteks planeedi kuulus Suur Punane (nähtavas punane) Laik ja üks teine Maa mõõtu torm selle all, paistavad infrapunas valged. See tähendab, et need peegeldavad soojuskiirgust ning asetsevad ühtlasi ümbritsevatest tumedatest, soojust neelavatest atmosfäärikihtidest kõrgemal. Planeedi poolustel on oranžikana näha niinimetatud polaarset stratosfäärilist udu, mida põhjustavad tõenäoliselt Jupiteri võimsates magnetväljajoontes liikuvad osakesed, mis sealseid atmosfääri kõrgemaid kihte pommitavad.

Foto puhul on teravuse tõstmiseks kasutatud Gemini ALTAIR nimelist adaptiivoptika süsteemi, mis muudab peaaegu reaalajas teleskoobi peeglite geomeetriat, eesmärgiga vähendada Maa atmosfääri moonutavat mõju lõppkujutisele. Antud juhul hankis süsteem infot moonutustest vaadeldes Jupiteri kuud Io, kuid võib seda teistel juhtudel teha vaadeldes mõnd sobiva heledusega tähte. Kui pildistava objekti lähistel sobivat tähte ei asu, tekitab süsteem spetsiaalsete laserite abil vaatevälja tehistähe.

*Gemini observatoorium koosneb kahest identsest 8,1 meetrise peegliga teleskoobist. Gemini North asub Hawaiil, Gemini South Tšiilis.

Päikesesüsteemi soe hiiglane

Hawaiil asuv Gemini 8,1 meetrine teleskoop on Jupiterist teinud siiani suurima lahutusega maapealse infrapuna-foto. Selleks kasutati niinimetatud "lucky imaging" tehnikat, kus sadadest üliväikse säriajaga tehtud lähifotodest valiti välja kõige teravamad ning kleebiti hiljem suuremaks kokku. Soojuskiirguses tehtud fotod lubavad astronoomidel näha sügavamale hiidplaneeti täies ülatuses katva pilvkatte alla, kust kumab läbi planeedi sisemusest kiirguv soojus. Kollakad vöödid on seega piirkonnad, kus planeeti ümbritsevates hiidlaslikes tormisüsteemides on hõredamad vahed, ning näha on sügavamal asuvaid soojemaid atmosfäärikihte, mis koosnevad peamiselt veeaurust.

Antud foto on osakene juba aastaid kestnud koostööst Gemini, Hubble kosmoseteleskoobi ja Jupiteri ümber tiirleva Juno kosmosesondi vahel, kus esimesed kaks uurivad gaasihiidu optilises ja infrapuna lainepikkustes ning sond kaardistab selle tormimustreid raadiolainete abil. Koostöö tulemusel on planeediteadlastel senisest parem ettekujutus Jupiteri tohutute äikesetormide ja tsüklonite tekkest.