Se stilassimo la classifica delle stelle più pubblicate, Betelgeuse (Alfa Orionis) sbaraglia tutte. Se ne parla spesso, anche in pubblicazioni non specialistiche perché è una stella che propone molti motivi d’interesse e serba ancora alcuni misteri.
Una supergigante rossa
Intanto è una supergigante rossa, la più vicina alla Terra della sua categoria. Quando parliamo di supergiganti rosse, dobbiamo infatti accantonare l’iconica immagine di una tipica stella di tipo solare. Avendo come termine di paragone il nostro Sole, possiamo erroneamente pensare che una supergigante rossa ne ricalchi la struttura in versione maxi. Niente di più lontano dalla realtà: queste stelle non esibiscono una superficie mediamente sferica come quella solare, bensì un’atmosfera molto irregolare, dominata da enormi celle convettive che conferiscono alla stella un aspetto irregolare. In pratica, dobbiamo immaginare le superfici di queste immense stelle come soggette a un continuo ribollire di plasma con ognuna di tali bolle grande molte volte il nostro Sole!
Alcuni aspetti di Betelgeuse sono tuttora incerti a iniziare dalla sua massa, stimata in circa 20 masse solari. Questo è un valore che la pone nella linea di demarcazione tra stelle che, al momento dell’splosione, creeranno a una stella di neutroni o un buco nero di massa stellare. Questo dipende dalla massa residua nel gran finale. La stella, in un futuro astronomicamente prossimo, diventerà infatti una supernova, essendo ormai al capolinea evolutivo.
Secondo certi modelli, non pienamente condivisi dagli specialisti, Betelgeuse sarebbe davvero agli ultimi secoli di vita prima del parossismo. Quando questo accadrà, per qualche tempo, sarà l’oggetto celeste più luminoso del nostro cielo perché distante circa 650 anni luce. È una distanza abbastanza vicina da permettere agli astronomi di risolvere nettamente il suo disco sino a scorgere dettagli macroscopici, come durante l’evento adesso noto come Grande Oscuramento, occorso tra la fine del 2019 e i primi mesi del 2020.
La struttura a gusci di polveri
Alfa Orionis è una variabile a lungo periodo, con oscillazioni luminose abbastanza pronunciate, ma durante il Grande Oscuramento la sua luce scese sino a quella della stella Bellatrix. Quel periodo di super-minimo fu causato da una nube di polveri emessa dalla stella nel corso di un’eruzione. Betelgeuse si trova infatti al centro di un complesso sistema di gusci polverosi rilasciati nel corso della sua evoluzione, rilevabili nel dominio infrarosso. La struttura a gusci suggerisce che l’emissione non sia avvenuta in modo costante ma durante ripetuti eventi eruttivi, anche abbastanza regolari a distanza di migliaia di anni.
La stella ha quindi perso massa nel corso della sua breve vita e lo farà ancora sino alla fine. Forse l’evento del 2019 è stato solo l’ultimo, comunque non era precursore di un’imminente esplosione come alcuni avevano ipotizzato. Ciononostante, uno scossone l’ha davvero inferto all’immensa Betelgeuse. Quell’imponente eruzione ha prodotto un enorme oscillazione che non sembra essersi ancora esaurita, e sta scuotendo la stella come un budino.
Una rotazione troppo veloce?
Tra i più rilevanti misteri, non è chiaro se Betelgeuse abbia inglobato una compagna di massa minore come suggerito dall’atipica velocità di rotazione. Alcuni studi condotti negli ultimi tre decenni, infatti, hanno scoperto che la stella ruota molto più velocemente, almeno 100 volte più di quanto atteso per una supergigante. Una recente simulazione, condotta da un team internazionale di astrofisici, indica però che tale comportamento anomalo potrebbe essere illusorio. La sommatoria delle oscillazioni casuali nelle macrocelle convettive, produrrebbe la parvenza di una rotazione rapida.
La rotazione rapida non è una prerogativa di Betelgeuse ed è osservata anche in altre supergiganti, perciò l’ipotesi delle oscillazioni fornisce una valida spiegazione per tutte. In caso contrario, la vecchia ipotesi della stella di massa solare cannibalizzata resta in piedi per spiegare lo spin anomalo di Alfa Orionis. Quest’ultima è una situazione più che improbabile poiché almeno la metà delle stelle forma coppie, quindi le fusioni stellari sono più che possibili quando una delle componenti espande il proprio volume. Nel processo di assorbimento la stella maggiore guadagna momento angolare e ruota più velocemente.
(Figura tratta da Jing-Ze Ma et al 2024 ApJL 962 L36)
Dove tutto è colossale
Con un diametro stimato tra 700 e 800 volte quello del Sole, Betelegeuse è veramente un gigantesco mostro: tutto in questa stella è colossale! Ogni singola cella convettiva, in cui il plasma più caldo emerge in superficie e quello raffreddato precipita all’interno, ha un diametro medio quanto l’orbita terrestre. Occasionalmente tali celle sono più estese, e conferiscono alla stella un aspetto bitorzoluto.
Questa sembra essere la situazione osservata durante l’occultazione dell’asteroide Leona il 12 dicembre 2023 poiché, anche dalle zone centrali, non fu osservata la sparizione completa della stella come atteso, ma soltanto una sua attenuazione. La spiegazione più ovvia è che la stella non fosse a simmetria perfettamente sferica ma presentasse delle escrescenze. In uno scenario di dimensioni colossali, anche una di tali propaggini convettive ha dimensioni quanto quelle di una media gigante rossa!
Oscillazioni stellari
È importante notare che lo studio dei moti di queste strutture nell’atmosfera di Betelgeuse prescinde dalla precisa conoscenza di dimensioni e distanza. Osservazioni spettroscopiche di velocità radiali forniscono quindi informazioni cruciali su tale ambiente peculiare. Lo spostamento delle righe spettrali per effetto Doppler, indica se quella regione atmosferica sia in avvicinamento o in allontanamento lungo la nostra direzione di vista e a quale velocità. In prima approssimazione questo è imputabile alla rotazione ed è esattamente quello che è stato misurato in Betelgeuse e altre stelle.
Nel 2015, osservazioni compiute dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) avevano portato a stimare la rotazione di Betelgeuse alla sorprendente velocità di 5 Km/s. Questo dato era in completa antitesi a quanto atteso perché all’aumentare del volume, ovvero il diametro equatoriale, una stella dovrebbe rallentare in conseguenza della legge di conservazione del momento angolare. È lo stesso principio per il quale una pattinatrice ruota più velocemente quando stringe le braccia e rallenta allargandole. Salvo che non abbia guadagnato momento angolare inghiottendo una malcapitata stella compagna più piccola.
Uno scenario alternativo
La nuova simulazione però prospetta uno scenario alternativo che ben si adatta alle osservazioni. Nell’articolo che ne illustra i risultati, pubblicato sull’Astrophysical Journal Letters con primo autore Jing-Ze Ma del Max Planck Institute for Astrophysics [Jing-Ze Ma et al 2024 ApJL 962 L36], è proposta una soluzione alternativa ottenuta modellando in 3D il comportamento della stella nell’arco di 5 anni. Nello specifico è stata osservata l’evoluzione delle bolle convettive e i movimenti esibiti rispetto al diametro medio della stella. I risultati mostrano la stella dimenarsi sotto gli effetti delle eruzioni e l’espansione delle bolle. Una bolla in espansione verso la Terra produce uno spostamento verso il blu, mentre una in espansione nel lato opposto, lo fa verso il rosso. Con velocità intorno a 30 km/s, espansione e contrazione producono un effetto del tutto simile a una rapida rotazione nelle misure radiali.
I movimenti sulla sua superficie si neutralizzano parzialmente a vicenda e alla fine ne resta una velocità di 5 km/s, effettivamente osservata e scambiata per la sua rotazione. Sfocando la stella simulata sino alla risoluzione di ALMA, lo studio trova forti analogie con le osservazioni di quest’ultimo. Nelle prossime osservazioni, il gruppo si aspetta di trovare la stella molto diversa da come osservata nel 2015 e questo sarebbe una conferma dell’ipotesi delle bolle convettive. In parte, questo è stato già fatto nel 2022 nel corso di un aggiornamento di ALMA e sembra in buon accordo con le previsioni dello studio.
