Betelgeuse cambia forma al ritmo di Siwarha, la stella che le orbita dentro

Betelgeuse, la supergigante rossa che segna la spalla di Orione, non è perfettamente rotonda, e lo scarto dalla forma circolare sembra seguire il ritmo di una seconda stella. Nuove mappe radio mostrano che l’atmosfera esterna della gigante si allunga in un lieve ovale quando la sua compagna, Siwarha, raggiunge il punto di massima distanza dalla stella, per poi tornare verso una forma circolare quando la compagna le passa davanti o dietro.

Questo schema colpisce perché Siwarha non orbita attorno a Betelgeuse mantenendosi a distanza di sicurezza. Viaggia attraverso l’atmosfera estesa della gigante, a poco più del doppio del raggio stellare dal suo centro, e il mutamento di forma funziona quindi come le increspature di uno stagno che rivelano qualcosa in movimento sotto la superficie. «Questa compagna orbita così vicino alla stella da attraversarne effettivamente l’atmosfera estesa», ha dichiarato Lynn Matthews del MIT Haystack Observatory, che ha guidato lo studio.

Le stesse osservazioni portano un secondo risultato. L’atmosfera si è in larga misura ripresa dal Great Dimming, l’episodio in cui Betelgeuse si è affievolita fino al minimo registrato in oltre un secolo di osservazioni. Il gas, divenuto insolitamente freddo poco prima dell’oscuramento, ora risplende a circa 3.500 kelvin, una temperatura prossima a quella della superficie visibile della stella.

Betelgeuse è una delle due supergiganti rosse più vicine, una stella massiccia nelle fasi finali della sua vita che un giorno esploderà come supernova. Il modo in cui stelle di questo tipo perdono i loro strati esterni prima che ciò accada determina la nube che lasciano dietro di sé, e una compagna che attraversa quegli strati costituisce un nuovo elemento della storia.

Come le onde radio permettono agli astronomi di analizzare l’atmosfera di una stella

Il team, che comprendeva ricercatori del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, dell’University of Manchester e dell’European Southern Observatory, ha combinato due strumenti. Il Very Large Array nel Nuovo Messico ha coperto le frequenze più basse e ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Cile, quelle più alte. Insieme hanno osservato Betelgeuse a sette frequenze, da 22 a 485 gigahertz, nel corso di campagne svolte tra il 2021 e il 2026.

Ogni frequenza proviene da una profondità diversa. Le frequenze più alte osservano gas più vicino alla superficie visibile, quelle più basse strati più esterni, e l’insieme costruisce quindi un’immagine dell’atmosfera strato dopo strato, da appena sopra la superficie fino a più volte il raggio della stella. Betelgeuse è una delle stelle più grandi del cielo in termini di dimensione apparente, così entrambi gli array la risolvono come un disco anziché come un punto. «È stata la combinazione degli straordinari dati dell’NSF VLA e di ALMA a fornirci qui un risultato convincente», ha detto Matthews. «Il fatto di poter usare queste strutture per risolvere effettivamente i dischi delle stelle vicine è sorprendente».

Per ogni immagine il team ha adattato un disco ellittico e ne ha registrato dimensione, orientamento, temperatura di brillanza ed ellitticità, una misura di quanto la forma si discosti da un cerchio. Ha quindi confrontato tali ellitticità con la posizione prevista della compagna, ricavata da un’orbita pubblicata, aggiungendo tre misure precedenti provenienti da altri studi radio.

Non avevano molta scelta se non cercare Siwarha indirettamente. Ipotizzando una stella con un raggio pari a circa il doppio di quello del Sole e una temperatura di circa 12.000 kelvin, il suo bagliore radio a 44 gigahertz sarebbe di circa 0,1 microjansky, oltre dieci volte troppo debole per essere rilevato in qualunque tempo osservativo plausibile. Persino nelle bande ALMA più alte, dove sarebbe più luminosa, resta al di sotto del rumore nelle immagini. Durante quelle osservazioni di ALMA, la compagna si trovava inoltre quasi esattamente davanti alla stella, a soli circa 23 milliarcosecondi dal suo centro.

Uno strato più freddo, un involucro più caldo e una stella tornata alla normalità

Mesi prima del Great Dimming, uno studio guidato da Matthews aveva rilevato che l’atmosfera di Betelgeuse a 44 gigahertz presentava la più bassa temperatura di brillanza degli ultimi 30 anni, segnale che un’onda d’urto della convezione nelle profondità della stella aveva perturbato il gas esterno. In seguito la stella ha espulso materiale che ha formato polvere e ha in parte bloccato la nostra vista.

Le nuove misure mostrano che quelle temperature sono tornate nell’intervallo delle osservazioni radio effettuate nell’arco di circa gli ultimi tre decenni. A 22 gigahertz il gas raggiunge circa 3.500 kelvin a una distanza pari a circa 2,7 volte il raggio della stella, comparabile alla temperatura superficiale compresa fra 3.476 e 3.650 kelvin. Questo picco di temperatura si trova ora più all’esterno rispetto alle misure effettuate prima del 2016, circostanza che gli autori interpretano come un possibile cambiamento nel modo in cui la densità dell’atmosfera diminuisce con l’altitudine.

Più vicino all’interno, i dati ALMA alle frequenze più alte, che arrivano più vicino alla superficie di qualsiasi precedente misura radio, hanno rilevato gas a circa 2.200 kelvin a 1,2 volte il raggio. Si tratta di oltre 1.000 gradi in meno rispetto alla superficie visibile e conferma un minimo di temperatura a lungo sospettato tra la superficie e la cromosfera più calda al di sopra di essa. Lo strato freddo coincide con la MOLsphere, un involucro di gas molecolare dedotto dalle osservazioni infrarosse. A ogni frequenza, inoltre, le temperature radio risultano inferiori a quelle dedotte dalla luce ultravioletta alle medesime altezze, indicando gas freddo mescolato al materiale caldo della cromosfera.

Per dare una scala, Betelgeuse si estende per circa 44 milliarcosecondi nel cielo. Collocata dove si trova il Sole, la sua superficie visibile arriverebbe oltre l’orbita di Marte.

Una compagna che ha richiesto decenni per essere individuata

Betelgeuse da tempo aumenta e diminuisce di luminosità secondo due ritmi, uno di circa 400 giorni e uno più lento di circa 2.100 giorni, vicino ai sei anni, la cui causa era rimasta incerta. Due studi indipendenti hanno concluso che il ciclo lento deriva da una compagna in orbita all’interno dell’atmosfera estesa, a circa 2,3 volte il raggio della stella. Un team specializzato nell’imaging speckle ha poi riferito un rilevamento provvisorio e l’ha chiamata Siwarha, termine arabo per «il suo braccialetto», in riferimento al nome stesso di Betelgeuse, «la mano di al-Jawza». Il nome è ora ufficiale presso l’Unione Astronomica Internazionale.

Seguirono ulteriori prove. Gli spettri ultravioletti del telescopio spaziale Hubble hanno mostrato profili di riga e velocità che seguono l’orbita della compagna, interpretati dai loro autori come una scia al suo seguito. La conferma più forte è arrivata dall’imaging diretto con lo strumento SPHERE del Very Large Telescope dell’ESO, che ha rilevato la compagna nella posizione prevista. Il risultato radio aggiunge un diverso tipo di firma: l’effetto della compagna sulla forma della gigante stessa.

Ciò che le mappe radio non risolvono

L’ellitticità è piccola in ogni banda e in ogni epoca, e la tendenza si basa su un numero limitato di osservazioni distribuite lungo l’orbita. Gli autori descrivono il risultato come coerente con perturbazioni periodiche causate dalla compagna, non come una prova, e affermano che sono necessarie più epoche osservative, che coprano una gamma più ampia di frequenze e fasi orbitali, per confermarlo.

Nei dati c’è anche un enigma. L’ellitticità segue la compagna attraverso le frequenze, ma l’orientamento dell’ovale meglio adattato non concorda tra esse. Le bande ALMA più alte collocano il suo asse maggiore tra 31 e 47 gradi, le due bande ALMA più basse a circa 140 gradi e il VLA approssimativamente tra 90 e 120 gradi. Una possibile spiegazione è che ogni frequenza campioni una diversa sezione di una perturbazione tridimensionale, come la scia proposta dai dati di Hubble, ma ciò resta da verificare.

Il team ha inoltre cercato nelle immagini macchie luminose o asimmetrie vicino alla posizione prevista della compagna e non ne ha trovate che potessero essere attribuite a essa senza ambiguità, in parte a causa della modesta risoluzione a certe frequenze e della posizione scomoda della compagna durante le osservazioni più nitide. La natura stessa di Siwarha, compresa la sua massa e il suo tipo, è ancora oggetto di dibattito. Se dovesse rivelarsi una stella giovane soggetta a brillamenti, potrebbe produrre emissione radio variabile alle frequenze più basse, attorno a 5-10 gigahertz, che queste osservazioni non hanno coperto.

Domande comuni su Betelgeuse e Siwarha

Che cos’è Siwarha?

Siwarha è la stella compagna di Betelgeuse. Orbita all’interno dell’atmosfera estesa della supergigante rossa, a circa 2,3 volte il raggio della stella, e completa un’orbita approssimativamente ogni 2.100 giorni. Il suo nome significa «il suo braccialetto» in arabo ed è ora una designazione ufficiale dell’IAU.

Betelgeuse si è ripresa dal Great Dimming?

Alle lunghezze d’onda radio, in larga misura sì. La temperatura di brillanza a 22 e 44 gigahertz, che aveva toccato un minimo di 30 anni poco prima dell’oscuramento, è tornata nell’intervallo misurato nell’arco di circa gli ultimi tre decenni. L’oscuramento stesso, tra la fine del 2019 e l’inizio del 2020, ha lasciato Betelgeuse al suo minimo di luminosità in oltre un secolo di osservazioni.

Betelgeuse sta per esplodere?

Nulla in questo studio indica una supernova imminente. Betelgeuse è una supergigante rossa nelle fasi finali della sua vita e si prevede che un giorno esploderà, ma queste osservazioni seguono il comportamento della sua atmosfera esterna, non lo stato del suo nucleo.

Quanto dista Betelgeuse?

Le stime differiscono. Questo studio adotta una distanza di circa 222 parsec, all’incirca 720 anni luce, mentre altre cifre ampiamente citate collocano la stella più vicina, a circa 650 anni luce. In ogni caso, è una delle due supergiganti rosse più vicine alla Terra.

Cosa accadrà ora

L’articolo è stato pubblicato su The Astronomical Journal nel settembre 2026, e il National Radio Astronomy Observatory ha annunciato i risultati il 27 ottobre. Nella tabella orbitale del team, la compagna aveva appena superato il lato più lontano della stella nell’aprile 2026 e stava tornando verso il successivo punto di massima separazione, il tipo di momento in cui l’effetto ovale dovrebbe mostrarsi più chiaramente. Gli autori vogliono nuove epoche osservative su più frequenze e fasi orbitali, e prevedono che lo Square Kilometre Array e il Next Generation Very Large Array renderanno tali misure di routine. Fino ad allora, l’unico modo per osservare Siwarha nella luce radio è guardare Betelgeuse cambiare forma.

Riferimento: 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

Tag: astronomia, ALMA, Betelgeuse, Siwarha, stelle binarie, supergigante rossa