ベテルギウスは、オリオン座にある赤色超巨星で、北天で最も目立つ星の一つとして、長らく天文学者たちを緊張させてきた。2019年の終わりから2020年の初めにかけて、この星は観測史上の一世紀を通じてよりも突然大きく暗くなった。この「大暗化」は、星の差し迫った終焉の可能性についての憶測の波を引き起こした。しかし、関心の高まりの後、より繊細で予想外のことが明らかになった。
NSFのVLAとALMAの電波望遠鏡による2021年から2026年にかけての新たな観測は、ベテルギウスの大気が全体として回復したことを示した。以前に異常な低温が記録されたのと同じ周波数での温度の明るさは、より慣れた値に戻った。星の半径のおよそ2,7倍の距離では、ガスは再び約3500ケルビンまで温まっていた。そして表面に近い、星の外層をこれほど深く初めて覗き込んだALMAの周波数では、明瞭な温度の極小——約2200ケルビン——が発見された。これは、長い間赤外線データのみから推測されてきた「分子圏」の存在を裏付けるものである。
主な発見は温度ではなく、形に関わるものだ。ベテルギウスは、判明したところによれば、常に丸いわけではない。その広がった大気は、最近発見された伴星の位置に応じて、わずかに伸びたり、再びより丸みを帯びたりする。この伴星はシヴァルハと名付けられた——アラビア語で「彼女の腕輪（の意）」である（ベテルギウス自体は「アル＝ジャウザーの手」を意味する）。この伴星は、超巨星の半径のわずか約二倍の距離を公転しており、事実上、大気の外層を突き抜けている。
シヴァルハ自体はあまりに暗く、電波で直接見ることはできない。しかしその存在は痕跡を残す。伴星が最も見かけ上離れた位置にあるとき、ベテルギウスの大気は明らかにより細長くなる。伴星が「手前」または「奥」を通過するときは、形はより丸いに近づく。これは、水面のさざ波から水面下の動きを推し量れるのと似ている。伴星はどうやらガスを攪乱して一種の痕跡を残し、重力によって主星の外層をわずかに変形させている。
このような近い隣接は、ベテルギウスの謎めいた長い明るさの周期——およそ2100日、つまり約六年——を説明するのにも役立つ。以前はその起源は不明のままだった。今や自然な原因が現れた。伴星による周期的な影響である。
これらの結果は、学術論文「New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion」にまとめられ、The Astronomical Journal誌に掲載受理された。著者は、マサチューセッツ工科大学ヘイスタック天文台のリン・D・マシューズ、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのA・K・デュプレ、マンチェスター大学のA・M・S・リチャーズ、欧州南天天文台／ALMAのW・R・F・デントである。プレプリントはarXivに掲載されている（arXiv:2608.02847）。本研究の新規性は、22から485ギガヘルツまでの七つの周波数での空間分解された電波データによって、ベテルギウスの大気の楕円率と伴星の軌道位相との相関を初めて追跡できたことにある。これまでの研究は、測光、視線速度、最近の光学画像に基づいてシヴァルハの存在を推測するにとどまっていた。今やその影響は、ガス外層の攪乱を通じて直接捉えられた。さらに、光球にこれほど近い測定によって、温度の極小が初めて確認され、大暗化後の大気パラメータの回復、そして密度プロファイルの進化の可能性が示された。
観測は七つの周波数に及んだ。異なる波は大気の異なる深さを「見る」ため、科学者たちは層ごとに全体像を組み立てることができた。研究を率いるリン・マシューズは、VLAとALMAの能力の組み合わせこそが説得力のある結果をもたらしたと指摘する。近傍の恒星の円盤をこれほどのスケールで分解できること自体が印象的である。
現時点ではデータは軌道の一部しかカバーしていない。追加の測定、とりわけまだ十分に研究されていない周波数での測定が必要である。Next Generation Very Large Arrayのような将来の装置は、この種の研究をより日常的で精密なものにすると期待されている。
これらすべては数百光年の距離で、一つの星が木星の軌道ほどの大きさを持ち、その大気がさらに遠くまで広がるスケールで起きている。小さくほとんど見えない伴星がこの巨大な外層を突き抜け、その形をわずかに変え、そしておそらく超巨星が生涯の最終段階で物質を失う仕方に影響を与えている。何十億トンものガス、衝撃波、分子外層、軌道の攪乱——すべてが一つに、細やかに調整された系として結びついている。そして宇宙のどこか遠くで、この系は自らの営みを続けており、私たちはようやくその細部を見分け始めたばかりなのだ。
