Betelgeza — jedna z najbardziej rzucających się w oczy gwiazd północnego nieba, czerwony nadolbrzym w gwiazdozbiorze Oriona — od dawna trzyma astronomów w napięciu. Pod koniec 2019 roku i na początku 2020 roku nagle pociemniała mocniej niż przez całe stulecie obserwacji. To „Wielkie pociemnienie” wywołało falę dyskusji o możliwym bliskim końcu gwiazdy. Jednak po wybuchu zainteresowania okazało się coś subtelniejszego i bardziej nieoczekiwanego.
Nowe obserwacje za pomocą radioteleskopów NSF VLA i ALMA, przeprowadzone od 2021 do 2026 roku, pokazały: atmosfera Betelgezy w ogólności się odbudowała. Jasność temperaturowa na tych samych częstotliwościach, na których wcześniej rejestrowano niezwykły chłód, wróciła do bardziej zwyczajnych wartości. Mniej więcej w odległości 2,7 promienia gwiazdy gaz ponownie ogrzał się do około 3500 kelwinów. A bliżej powierzchni, na częstotliwościach ALMA, które po raz pierwszy tak głęboko zajrzały w gwiezdną otoczkę, odkryto wyraźne minimum temperaturowe — około 2200 kelwinów. Potwierdza to istnienie „sfery molekularnej”, przez długi czas wyprowadzanej wyłącznie z danych podczerwonych.
Główne odkrycie nie dotyczy temperatury, lecz kształtu. Betelgeza, jak się okazało, nie zawsze jest okrągła. Jej rozległa atmosfera lekko się wydłuża i ponownie staje się bardziej okrągła w zależności od położenia niedawno odkrytego towarzysza. Ten towarzysz otrzymał imię Siwarha — „jej bransoleta” w tłumaczeniu z arabskiego (sama Betelgeza oznacza „ręka al-Dżauzy”). Krąży w odległości zaledwie około dwóch promieni nadolbrzyma, faktycznie przechodząc przez zewnętrzne warstwy atmosfery.
Sam Siwarha jest zbyt słaby, by zobaczyć go bezpośrednio na falach radiowych. Jednak jego obecność pozostawia ślady. Gdy towarzysz znajduje się w położeniu największego widocznego oddalenia, atmosfera Betelgezy staje się wyraźnie bardziej wydłużona. Gdy przechodzi „przodem” lub „tyłem” — kształt jest bliższy okrągłemu. Przypomina to sposób, w jaki po zmarszczkach na wodzie można domyślić się ruchu ukrytego pod powierzchnią. Towarzysz najwyraźniej zaburza gaz, pozostawiając swego rodzaju ślad, i grawitacyjnie lekko odkształca otoczkę gospodarza.
Tak bliskie sąsiedztwo pomaga też wyjaśnić zagadkowy długi cykl jasności Betelgezy — wynoszący około 2100 dni, czyli około sześciu lat. Wcześniej jego pochodzenie pozostawało niejasne. Teraz pojawia się naturalna przyczyna: okresowe oddziaływanie towarzysza.
Wyniki te przedstawiono w artykule naukowym „New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion”, przyjętym do publikacji w czasopiśmie The Astronomical Journal. Autorzy to Lynn D. Matthews z Obserwatorium Haystack Massachusetts Institute of Technology, A. K. Dupree z Centrum Astrofizyki Harvarda i Smithsonian Institution, A. M. S. Richards z Uniwersytetu w Manchesterze oraz W. R. F. Dent z Europejskiego Obserwatorium Południowego / ALMA. Preprint zamieszczono na arXiv (arXiv:2608.02847). Nowatorstwo pracy polega na tym, że po raz pierwszy na podstawie przestrzennie rozdzielczych danych radiowych na siedmiu częstotliwościach — od 22 do 485 gigaherców — udało się prześledzić korelację między eliptycznością atmosfery Betelgezy a fazą orbitalną towarzysza. Wcześniejsze badania jedynie przypuszczały istnienie Siwarhy na podstawie fotometrii, prędkości radialnych i niedawnych obrazów optycznych. Teraz jej wpływ zarejestrowano bezpośrednio poprzez zaburzenia otoczki gazowej. Ponadto pomiary po raz pierwszy tak blisko fotosfery potwierdziły minimum temperaturowe i pokazały odbudowę parametrów atmosfery po Wielkim pociemnieniu, a także możliwą ewolucję profilu gęstości.
Obserwacje objęły siedem częstotliwości. Różne fale „widzą” różne głębokości atmosfery, dlatego naukowcy mogli złożyć obraz warstwa po warstwie. Kierująca pracą Lynn Matthews zauważa: to właśnie połączenie możliwości VLA i ALMA dało przekonujący wynik. Sama możliwość rozdzielania dysków najbliższych gwiazd w takiej skali jest już imponująca.
Na razie dane obejmują jedynie część orbity. Potrzebne są dodatkowe pomiary, zwłaszcza na częstotliwościach, które nie zostały jeszcze wystarczająco opracowane. Przyszłe instrumenty, takie jak Next Generation Very Large Array, obiecują uczynić podobne badania bardziej rutynowymi i dokładnymi.
Wszystko to dzieje się w odległości setek lat świetlnych, w skali, w której jedna gwiazda ma rozmiar orbity Jowisza, a jej atmosfera rozciąga się jeszcze dalej. Mały, niemal niewidzialny towarzysz przechodzi przez tę ogromną otoczkę, lekko zmieniając jej kształt i być może wpływając na to, jak nadolbrzym traci materię na ostatnich etapach życia. Miliardy ton gazu, fale uderzeniowe, otoczki molekularne, zaburzenia orbitalne — wszystko jest połączone w jeden, precyzyjnie dostrojony system. I gdzieś daleko w kosmosie ten system nadal żyje własnym życiem, a my dopiero zaczynamy rozróżniać jego szczegóły.
