Бетельгейзе меняет форму в такт Сивархе — звезде, которая движется внутри её атмосферы

Бетельгейзе, красный сверхгигант, отмечающий плечо Ориона, не идеально круглая, и степень её отклонения от округлой формы, по-видимому, синхронизирована со второй звездой. Новые радиокарты показывают, что внешняя атмосфера гиганта вытягивается в лёгкий овал, когда его компаньон, Сиварха, достигает наибольшего удаления от звезды, а затем возвращается к более круглой форме, когда компаньон проходит перед ней или позади неё.

Такая закономерность примечательна тем, что Сиварха обращается вокруг Бетельгейзе не на безопасном расстоянии. Она движется сквозь протяжённую атмосферу гиганта, на расстоянии чуть более двух радиусов звезды от её центра, так что изменение формы работает как рябь на пруду, выдающая движение под поверхностью. «Этот компаньон обращается настолько близко к звезде, что буквально проходит сквозь её протяжённую атмосферу», — отметила Линн Мэттьюз (Lynn Matthews) из обсерватории Хейстока Массачусетского технологического института, возглавившая исследование.

Те же наблюдения принесли и второй результат. Атмосфера в значительной степени восстановилась после Великого потускнения — эпизода, в ходе которого Бетельгейзе стала самой тусклой за более чем столетие наблюдений. Газ, который незадолго до потускнения аномально остыл, теперь светится при температуре около 3500 кельвинов, что близко к температуре видимой поверхности звезды.

Бетельгейзе — один из двух ближайших к Земле красных сверхгигантов, массивная звезда на последних стадиях своей жизни, которая однажды взорвётся как сверхновая. То, как такие звёзды сбрасывают свои внешние слои перед этим событием, формирует облако, которое они оставляют после себя, и компаньон, бороздящий эти слои, становится новым элементом в этой истории.

Как радиоволны позволяют астрономам препарировать атмосферу звезды

Команда, в которую вошли исследователи из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт, Манчестерского университета и Европейской южной обсерватории, объединила два инструмента. Очень большая решётка (VLA) в Нью-Мексико покрывала низкие частоты, а ALMA — Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка в Чили — высокие. Вместе они наблюдали Бетельгейзе на семи частотах, от 22 до 485 гигагерц, в ходе кампаний с 2021 по 2026 год.

Каждая частота исходит с разной глубины. Более высокие частоты видят газ ближе к видимой поверхности, более низкие — слои дальше наружу, так что набор данных выстраивает послойную картину атмосферы от области чуть выше поверхности до расстояния в несколько радиусов звезды. Бетельгейзе — одна из крупнейших по видимому размеру звёзд на небе, поэтому обе решётки разрешают её как диск, а не как точку. «Именно сочетание невероятных данных от NSF VLA и ALMA дало нам убедительный результат», — сказала Мэттьюз. «Сам факт, что мы можем использовать эти инструменты для фактического разрешения дисков близлежащих звёзд, поразителен».

Для каждого изображения команда подгоняла эллиптический диск и записывала его размер, ориентацию, яркостную температуру и эллиптичность — меру отклонения формы от окружности. Затем они сопоставили эти эллиптичности с предсказанным положением компаньона, взятым из опубликованной орбиты, и добавили три более ранних измерения из других радиоисследований.

У них не было иного выбора, кроме как искать Сиварху косвенно. Предполагая звезду размером примерно в два радиуса Солнца при температуре около 12 000 кельвинов, её собственное радиоизлучение на частоте 44 гигагерца составило бы примерно 0,1 микройнского, что более чем в десять раз слабее, чем можно обнаружить за любое разумное время наблюдения. Даже в самых высоких диапазонах ALMA, где она была бы ярче, она остаётся ниже уровня шума на изображениях. Во время этих наблюдений ALMA компаньон также находился почти прямо перед звездой, всего примерно в 23 миллисекундах дуги от её центра.

Более холодный слой, более горячая оболочка и звезда, вернувшаяся к норме

За несколько месяцев до Великого потускнения исследование под руководством Мэттьюз обнаружило, что атмосфера Бетельгейзе на частоте 44 гигагерца достигла самой низкой яркостной температуры за 30 лет, что указывало на то, что ударная волна от конвекции в глубине звезды возмутила внешний газ. Позже звезда выбросила вещество, которое образовало пыль и частично заслонило её от нас.

Новые измерения показывают, что эти температуры вернулись в диапазон радионаблюдений, проводившихся за последние примерно три десятилетия. На частоте 22 гигагерца газ достигает около 3500 кельвинов на расстоянии примерно 2,7 радиуса звезды, что сопоставимо с температурой поверхности от 3476 до 3650 кельвинов. Этот пик температуры теперь находится дальше наружу, чем в измерениях, сделанных до 2016 года, что авторы интерпретируют как возможное изменение того, как плотность атмосферы падает с высотой.

Ближе к звезде данные ALMA на самых высоких частотах, которые достигают области ближе к поверхности, чем любое предыдущее радиоизмерение, показали газ при температуре около 2200 кельвинов на расстоянии 1,2 радиуса. Это более чем на 1000 градусов холоднее видимой поверхности и подтверждает давно предполагаемый минимум температуры между поверхностью и более горячей хромосферой над ней. Холодный слой совпадает с MOL-сферой — оболочкой из молекулярного газа, выведенной из инфракрасных наблюдений. На всех частотах радио-температуры также оказываются ниже тех, что получены из ультрафиолетового излучения на тех же высотах, что указывает на присутствие холодного газа, смешанного с горячим хромосферным материалом.

Для масштаба: видимый диаметр Бетельгейзе составляет около 44 миллисекунд дуги. Если бы её поместили на место Солнца, её видимая поверхность простиралась бы за орбиту Марса.

Компаньон, на определение которого ушли десятилетия

Бетельгейзе издавна то ярчала, то тускнела в двух ритмах: один — около 400 дней, а другой, более медленный — около 2100 дней, что близко к шести годам, и причина которого оставалась неясной. Два независимых исследования пришли к выводу, что медленный цикл вызван компаньоном, обращающимся внутри протяжённой атмосферы на расстоянии примерно 2,3 радиуса звезды. Затем группа, занимающаяся спекл-интерферометрией, сообщила о предварительном обнаружении и назвала его Сиварха — арабское «её браслет», отсылка к собственному имени Бетельгейзе, «рука аль-Джаузы». Это название теперь официально утверждено Международным астрономическим союзом.

Далее последовали новые доказательства. Ультрафиолетовые спектры с космического телескопа «Хаббл» показали формы линий и скорости, которые отслеживают орбиту компаньона, что их авторы интерпретировали как кильватерный след позади него. Самым сильным подтверждением стало прямое изображение с помощью инструмента SPHERE на Очень большом телескопе ESO, который обнаружил компаньона в предсказанном положении. Радиорезультат добавляет сигнатуру иного рода: влияние компаньона на форму самого гиганта.

Что радиокарты не проясняют

Эллиптичность мала во всех диапазонах и во все эпохи, и тенденция основана на ограниченном числе наблюдений, разбросанных по орбите. Авторы описывают результат как согласующийся с периодическими возмущениями со стороны компаньона, а не как доказательство, и отмечают, что для подтверждения необходимы новые эпохи, охватывающие более широкий диапазон частот и орбитальных фаз.

В данных есть и загадка. Эллиптичность отслеживает компаньона по всем частотам, но ориентация наилучшим образом подобранного овала не совпадает между ними. Самые высокие диапазоны ALMA помещают его длинную ось на 31–47 градусов, два более низких диапазона ALMA — примерно на 140 градусов, а VLA — примерно на 90–120 градусов. Одно из возможных объяснений состоит в том, что каждая частота пробует разный срез трёхмерного возмущения, такого как кильватерный след, предполагаемый по данным «Хаббла», но это ещё предстоит проверить.

Команда также искала на изображениях яркие пятна или асимметрии вблизи предсказанного положения компаньона и не нашла ничего, что можно было бы однозначно связать с ним, отчасти из-за скромного разрешения на некоторых частотах и неудобного положения компаньона во время самых чётких наблюдений. Природа самой Сивархи, включая её массу и тип, всё ещё обсуждается. Если окажется, что это молодая, вспыхивающая звезда, она может производить переменное радиоизлучение на более низких частотах, около 5–10 гигагерц, которые эти наблюдения не охватывали.

Часто задаваемые вопросы о Бетельгейзе и Сивархе

Что такое Сиварха?

Сиварха — звезда-компаньон Бетельгейзе. Она обращается внутри протяжённой атмосферы красного сверхгиганта, на расстоянии примерно 2,3 радиуса звезды, и совершает полный оборот примерно за 2100 дней. Её название означает «её браслет» по-арабски и теперь является официальным обозначением МАС.

Восстановилась ли Бетельгейзе после Великого потускнения?

На радиоволнах — в значительной степени да. Яркостная температура на частотах 22 и 44 гигагерца, которая достигла 30-летнего минимума незадолго до потускнения, вернулась в диапазон, измерявшийся за последние примерно три десятилетия. Само потускнение в конце 2019 — начале 2020 года сделало Бетельгейзе самой тусклой за более чем столетие наблюдений.

Собирается ли Бетельгейзе взорваться?

Ничто в этом исследовании не указывает на неизбежную вспышку сверхновой. Бетельгейзе — красный сверхгигант на поздних стадиях своей жизни, который, как ожидается, однажды взорвётся, но эти наблюдения отслеживают поведение её внешней атмосферы, а не состояние её ядра.

Как далеко находится Бетельгейзе?

Оценки разнятся. В этом исследовании принимается расстояние около 222 парсек, примерно 720 световых лет, в то время как другие широко цитируемые цифры помещают звезду ближе, примерно на 650 световых лет. В любом случае это один из двух ближайших к Земле красных сверхгигантов.

Что дальше

Статья была опубликована в The Astronomical Journal в сентябре 2026 года, а Национальная радиоастрономическая обсерватория объявила о результатах 27 октября. В орбитальной таблице команды компаньон в апреле 2026 года только что миновал дальнюю сторону звезды и направлялся обратно к следующей точке наибольшего удаления — тому моменту, когда овальный эффект должен проявляться наиболее отчётливо. Авторы хотят получить новые эпохи на большем количестве частот и орбитальных фаз и ожидают, что Square Kilometre Array и Next Generation Very Large Array сделают такие измерения рутинными. А пока единственный способ увидеть Сиварху в радиосвете — это наблюдать, как Бетельгейзе меняет форму.

Источник: 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

Теги: астрономия, ALMA, Betelgeuse, Siwarha, Very Large Array, двойные звёзды