Метеоспутник случайно заснял потускнение Бетельгейзе
Астрономы Токийского университета использовали данные метеоспутника на земной орбите по необычному назначению — для наблюдения за звёздами. Им удалось выделить на спутниковых снимках попавшую в кадр Бетельгейзе и проследить за ней на протяжении нескольких лет, включая период известного потускнения звезды в конце 2019 года.
Бетельгейзе — одна из самых изучаемых звёзд — красных гигантов. В конце 2019 — начале 2020 года астрономов привлекло её значительное потемнение — на 1,2 звёздной величины в оптическом диапазоне (яркость уменьшилась примерно в три раза). Звезда потускнела до исторического минимума, так что это событие даже назвали «великим затемнением». В прессе в очередной раз заговорили о скором взрыве звезды как Сверхновой. Звезда вскоре восстановила свой блеск до первоначального, но явление осталось слишком примечательным и неразгаданным. Астрофизики выдвинули две самые, по их мнению, правдоподобные гипотезы: уменьшение эффективной температуры звезды и усиленное поглощение света из-за возникшего на пути луча света облака пыли. (О том, что Бетельгейзе если и взорвётся, то во всяком случае вряд ли это случится в обозримом будущем, есть отдельный большой материал).
Для наблюдения за Бетельгейзе с её недавним периодом аномального потускнения астрономы решили задействовать инфракрасные камеры, которыми оснащены метеоспутники. Японский погодный спутник Himawari-8 был введён в эксплуатацию в 2015 году. Он обращается на геостационарной орбите (35 тысяч километров над поверхностью), и с такой высоты может наблюдать весь диск Земли. В отличие от обычных камер на космических телескопах, его камера — это «одномерное» устройство: она сканирует поверхность Земли по горизонтали последовательно узкими полосами, как происходит в телевизионной развёртке. На краях обзора, кроме Земли, появляется и часть неба, поэтому в принципе его можно задействовать и для наблюдений за яркими звёздами. Необходимо дожидаться, когда соответствующий участок небесной сферы окажется в поле зрения, то есть на горизонте возле самого края Земли.
Астрономы собрали данные метеоспутника за 2017—2021 годы и изучили те из них, где в кадр попала Бетельгейзе. Орбита спутника позволила запечатлеть звезду недалеко от края диска Земли каждые 1,7 суток за весь период съёмки, так что в их распоряжении были регулярные данные наблюдений за звездой. Кроме того, время наблюдения охватило периоды до потускнения, во время и после восстановления блеска. Обычно космические обсерватории наблюдают за большим количеством небесных объектов, постоянно переключаясь между участками неба; регулярно обращаться только к одной звезде для них — непозволительная роскошь. Поэтому «случайные» данные со спутника, занятого совсем другими задачами, оказались неплохим научным материалом. Также удачно удалось использовать необычный для звёздных наблюдений спектральный диапазон спутника Himawari-8. Он работает в среднем инфракрасном участке спектра, а именно, на длинах волн 0,45—13,5 мкм (всего 16 полос). Земные телескопы такое излучение улавливать не могут, так как его поглощает атмосфера. Также на современных космических телескопах этот диапазон представлен весьма бедно. На метеоспутнике камеры этого диапазона используются для определения разницы температур облаков и земли, также он наблюдает за изменением растительного покрова, осадками и движением воздушных масс — то есть явлениями на Земле, для которых значимы температуры, соответствующие среднему инфракрасному излучению. В космических исследованиях эти длины волн подходят для исследования межзвёздной пыли, в частности, пылевых облаков вблизи молодых звёзд; или же пылевых скоплений, которые могли временно «закрыть» Бетельгейзе согласно одной из гипотез «Великого потускнения».
Статья японских астрономов о результатах исследования звёзд при помощи метеоспутника вышла в конце мая 2022 года в Nature Astronomy. По данным с камер Himawari-8 им удалось оценить количество пыли вокруг Бетельгейзе. Похоже, эта пыль действительно стала одной из причин уменьшения яркости. Однако в то же время в период потускнения эффективная температура звезды также уменьшилась примерно на 140 градусов, соответственно потускнение объясняется действием этих обоих механизмов в сопоставимом масштабе. Одна из популярных теорий потускнения увязывает оба этих механизма: охлаждение поверхности звезды привело к конденсации выброшенного газа и превращении его в пыль.
Космических инструментов, работающих в среднем инфракрасном диапазоне, в настоящее время практически нет, а наблюдения с Земли в нём невозможны. Самый известный инфракрасный космический инструмент, телескоп Spitzer, планово прекратил работу в начале 2020 года; стратосферная ИК-обсерватория SOFIA также будет выведена из эксплуатации в этом году. Эту нишу скоро займёт «телескоп нового поколения» James Webb, но рабочее время на нём слишком дорого — никто не позволит использовать его для наблюдения за одной звездой на протяжении многих лет. Поэтому метеоспутники обладают пока нераскрытым потенциалом для астрономических наблюдений, заполняя лакуну в этом диапазоне волн. Кроме Бетельгейзе, их данные можно использовать и для нескольких других ярких звёзд, попадающих в кадр. Следующий этап работы с материалом Himawari-8 — это каталог наблюдений за несколькими десятками звёзд-гигантов, а также исследование космических объектов переменной яркости в инфракрасном диапазоне.