Более ста лет астрономы подозревали, что у ярчайшей звезды в созвездии Ориона есть невидимый компаньон. Поиски не давали результата — до декабря 2024 года, когда команда французских исследователей получила прямое изображение загадочного объекта. Бетельгейзе B, как назвали новую звезду, оказалась не просто тусклой точкой на фоне гиганта — она в корне меняет представление о природе одного из самых известных светил на ночном небе и о том, как красные сверхгиганты встречают свой конец.
Век в поисках невидимки
Оранжевая звезда в плече Ориона — Бетельгейзе — известна человечеству с доисторических времён. Она фигурирует в пещерной живописи, видна из обоих полушарий Земли и является одной из самых узнаваемых звёзд на небе. Но при всей своей известности Бетельгейзе хранила секрет целое столетие.
«Для обычного наблюдателя это открытие ничего не меняет при взгляде на Орион, — говорит доктор Мигель Монтарже из Парижской обсерватории. — Но я нахожу невероятным, что в 2026 году мы всё ещё делаем такие фундаментальные открытия, как двойственность этой звезды».
История поисков компаньона Бетельгейзе насчитывает не одно десятилетие. Ещё в 1986 году астрономы сообщали о возможной двойственности звезды, однако эти заявления не находили независимого подтверждения. Звезда фигурировала в каталогах двойных систем, но убедительных доказательств не было. Поиски велись с использованием всё более совершенных инструментов, но Бетельгейзе упорно хранила свою тайну.
Перелом наступил в 2024 году, когда сразу две независимые группы исследователей предложили объяснение давней загадке.
Четыре ритма Бетельгейзе
Бетельгейзе — переменная звезда. Она пульсирует, меняя яркость с четырьмя разными периодами: примерно 180, 230, 420 и 2200 дней. Три коротких цикла — это обычные пульсации, связанные с тем, что звезда то сжимается, то расширяется. А вот 2200-дневный цикл (около шести лет) всегда был странным.
Примечательно, что примерно у четверти или трети всех красных сверхгигантов наблюдается подобный долгий вторичный период. Его природа долгое время оставалась загадкой.
Степень линейной поляризации (DoLP), наблюдаемая с помощью VLT/SPHERE-ZIMPOL вокруг Бетельгейзе 3 декабря 2024 года.Astronomy & Astrophysics
В конце 2024 года две команды астрономов независимо друг от друга пришли к одному и тому же выводу. Группа Голдберга на основе анализа кривой блеска звезды предположила существование звёздного компаньона. Команда МакЛода, в свою очередь, обнаружила колебания в движении Бетельгейзе — так называемые «шатания», которые также указывали на присутствие массивного тела рядом.
Оба исследования предсказывали, что в декабре 2024 года компаньон должен оказаться на максимальном удалении от Бетельгейзе, что сделает его наблюдение наиболее благоприятным.
Первые намёки и разочарование
Предсказание вдохновило астрономов на новые поиски. Группа Хауэлла использовала спекл-камеру на телескопе Gemini North в Гавайях и действительно зафиксировала слабый источник в предсказанной точке. Однако сигнал был слишком слабым — всего 1,5 сигмы при том, что для уверенного открытия требуется уровень 3–5 сигм.
«Обычно для обнаружения нужен уровень 3–5 сигм, но это была замечательная работа», — комментирует доктор Монтарже предыдущую попытку.
Требовались более точные наблюдения.
Решающий рывок: телескоп VLT и инструмент SPHERE
Команда Парижской обсерватории во главе с Монтарже получила время на Very Large Telescope (VLT) в Чили — одном из самых мощных телескопов в мире. Наблюдения велись с помощью инструмента SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) в режиме ZIMPOL. SPHERE изначально создавался для фотографирования планет у других звёзд, поэтому он умеет гасить искажения, вносимые земной атмосферой, и подавлять ослепительный свет ярких объектов.
Наблюдения состоялись 3 и 6 декабря 2024 года. За вторую ночь астрономы собрали более 5000 кадров. Блики самого инструмента оставались неподвижными от кадра к кадру, тогда как небо вращалось — всё, что двигалось, было реальным объектом.
Две компьютерные программы моделировали и вычитали инструментальные помехи. В результате осталась одна точка света — примерно в 1200 раз более тусклая, чем Бетельгейзе, но в 6,1 раза ярче уровня шума. Этот уровень уверенности — 6,1 сигмы — уже не оставлял сомнений.
В небе две звезды разделяло 52 тысячных дуговой секунды — примерно ширина монеты, увиденной с расстояния 95 километров.
Важная деталь: объект появился только в фильтре, пропускающем обычный красный свет, но не в узком фильтре, настроенном на излучение водорода. Это означало, что перед астрономами не молодая звезда, всё ещё собирающая материал из диска, а уже сформировавшееся светило.
Два астронома-любителя, которые помогли сделать открытие
Для точного определения свойств компаньона нужно было знать, насколько яркой была сама Бетельгейзе в дни наблюдений. Эту информацию предоставили Том Калдервуд и Пэм Морган-Макки — члены Американской ассоциации наблюдателей переменных звёзд (AAVSO). Они измерили яркость Бетельгейзе 1 и 4 декабря 2024 года. Без их данных расчёты были бы невозможны.
Бетельгейзе B: молодая и горячая
Что же представляет собой новооткрытая звезда? Бетельгейзе B — это бело-голубая звезда главной последовательности спектрального класса B8.5V–B9.5V. Её масса составляет от 2,6 до 3,1 массы Солнца, диаметр примерно вдвое больше солнечного, а светимость — до 90 раз выше. Температура её поверхности примерно в три раза выше, чем у Бетельгейзе — поэтому одна звезда выглядит оранжевой, а другая — бело-голубой.
В ночь обнаружения расстояние между звёздами составляло около 820 миллионов миль — примерно как от Солнца до Сатурна.
При этом возраст звёзд radically различается. Бетельгейзе провела на стадии зрелой звезды от 8 до 10,5 миллионов лет и уже приближается к концу своего жизненного пути. Её компаньон только что завершил формирование. Отсутствие излучения в ультрафиолете и рентгеновском диапазоне, которое зафиксировали телескопы Hubble и Chandra, подтверждает, что это молодая звезда главной последовательности, а не протозвезда с аккреционным диском.
Как компаньон влияет на Бетельгейзе
Присутствие второго тела в системе не просто любопытный факт — оно меняет понимание поведения Бетельгейзе.
Одна из гипотез заключалась в том, что компаньон вызывает изменения яркости звезды, расчищая окружающую пыль. Действительно, на картах поляризованного света, полученных за три ночи до обнаружения, видно, что положение компаньона попадает в одну из ярких областей, указывающих на присутствие пыли. Тепло от маленькой звезды разрушает пылевые зёрна на расстояние до 28 миллионов миль.
Однако расчёты показали, что этот эффект слишком слаб. Если компаньон расчищает весь свой путь, открывая обзор на 12 процентов поверхности сверхгиганта, это меняет яркость не более чем на пятую часть наблюдаемых колебаний.
Поэтому команда Монтарже предложила другой механизм: долгий 2200-дневный цикл связан не с пылью, а с тем, что компаньон гравитационно возмущает саму Бетельгейзе. Это согласуется с выводами Голдберга и МакЛода.
Загадка расстояния
У астрономов нет единого мнения о том, как далеко от нас находится Бетельгейзе — и это критически важно для понимания орбиты компаньона.
Исследование пульсаций звезды 2020 года даёт расстояние около 550 световых лет. При таком расстоянии один оборот компаньона занимает примерно столько же времени, сколько длится шестилетний цикл.
Радиоизмерения, однако, помещают Бетельгейзе ближе к 720 световым годам — тогда орбитальный период составил бы как минимум восемь лет, что слишком долго.
Команда Монтарже склоняется к первой оценке — 550 световых лет — поскольку она лучше соответствует гипотезе о связи долгого вторичного периода с орбитальным движением.
Что дальше? Окончательное подтверждение
Несмотря на впечатляющие данные, астрономы пока называют Бетельгейзе B «кандидатом». Для окончательного подтверждения нужно увидеть компаньона на противоположной стороне Бетельгейзе — через половину орбиты.
Анализ наблюдений Бетельгейзе с помощью PACO ASDI, проведенный с использованием телескопа ZIMPOL 6 декабря 2024 года.Astronomy & Astrophysics
Следующий шанс представится весной 2027 года, и время на телескопе уже забронировано.
«Я никогда не думал, что увижу открытие Бетельгейзе B при своей жизни, — признаётся доктор Монтарже, — и тем более что сыграю в нём ведущую роль».
Судьба системы: что будет, когда Бетельгейзе взорвётся
Бетельгейзе — красный сверхгигант, и её судьба предопределена: она взорвётся как сверхновая. Когда именно — никто не знает. Это может произойти завтра, а может — через сто тысяч лет.
Влияние компаньона на этот процесс остаётся загадкой. «Возможно, компаньон (точнее, взаимодействия между красным сверхгигантом и компаньоном) сделает взрыв сверхновой более поздним или более ранним, чем ожидалось», — говорит Монтарже.
«Я уверен, что после наших результатов специалисты по моделированию сверхновых и двойных систем обратят на это внимание. Мне не терпится прочитать их будущие работы».
Если Бетельгейзе взорвётся в ближайшее время, её компаньон, скорее всего, будет уничтожен. Но до тех пор эта неожиданная пара продолжает приковывать внимание астрономов — и напоминать нам, что даже самые изученные объекты космоса способны преподносить сюрпризы.
Полное исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
