هابل راز تاریک شدن ناگهانی ابط الجوزا را آشکار کرد
مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی هابل حاکی از آن است که کم‌نور شدن غیرعادی ستاره‌ی اَبَرغول «ابط الجوزا» به احتمال زیاد ناشی از حجم عظیمی از مواد داغ خارج شده به فضا و تشکیل ابری از غبار است که نور تابیده شده از سطح سیاره را می‌پوشاند.
ابط الجوزا (Betelgeuse) یک ستاره‌ی اَبَرغول سرخ کهن‌سال است که در صورت فلکی جبار (شکارچی) قرار دارد و در نتیجه‌ی تغییرات فرآیندهای همجوشی هسته‌ای در مرکز خود، متورم شده است. این ستاره که جرمی ۱۱ برابر خورشید دارد، به اندازه‌ای بزرگ است که اگر به جای خورشید در مرکز منظومه‌ی شمسی بود، تا مدار مشتری را دربر می‌گرفت. این ستاره، چنان که نام کهن آن هم نشان می‌دهد، از دوران باستان به دلیل روشنایی زیاد شاخص بوده و امروزه همچنان مورد توجه اخترشناسان و منجمان آماتور و حتی مردمان عادی است.
پدیده‌ی بی‌سابقه‌ی کم‌نور شدن ابط الجوزا که حتی برای چشم غیرمسلح هم قابل مشاهده است، از اکتبر سال ۲۰۱۹ (مهر ۱۳۹۸) آغاز شد. در اواسط فوریه‌ی ۲۰۲۰ (بهمن ۱۳۹۸) میزان درخشش این ستاره بیش از دو سوم کاهش یافته بود.
این کم‌نور شدن ناگهانی، منجمان را شگفت‌زده کرد. آنان در تلاش بودند تا نظریه‌هایی را برای توضیح این پدیده ارائه دهند. اکنون تیمی از پژوهشگران با استفاده از مشاهدات جدید هابل تقریبا مطمئن شده‌اند که ابری از گاز و غبار عامل این تغییر بوده است.
تشریح پدیده
زمانی که یک پلاسمای فوق داغ طی یک پدیده‌ی همرفتی بزرگ در سطح ستاره، از جو داغ به لایه‌های سردتر بیرونی رسیده و رها شده، در نتیجه‌ی سرد شدن، این غبار عظیم را تشکیل داده است. این ابر غبار، نور رسیده از یک چهارم سطح ستاره را از اواخر سال ۲۰۱۹ (مهر ۱۳۹۸) مسدود کرد و از آوریل ۲۰۲۰ (فروردین ۱۳۹۹) این ستاره به درخشندگی عادی خود بازگشت.
چندین ماه مشاهدات طیف‌سنجی هابل از ابط الجوزا در پرتو فرابنفش که از ژانویه‌ی ۲۰۱۹ (دی ۱۳۹۷) آغاز شده بود، یک جدول زمانی مناسب را در اختیار دانشمندان گذاشت تا روند کم‌نور شدن ستاره را بررسی کنند. این مشاهدات سرنخ‌های مهم تازه‌ای را برای سازوکار کم‌نور شدن ستاره فراهم کرد.
هابل در ماه سپتامبر، اکتبر و نوامبر ۲۰۱۹ (پاییز ۱۳۹۸) ماده‌ای چگال و داغ را مشاهده کرد که در جو ستاره‌ی متغیر ابط الجوزا حرکت می‌کند. سپس در دسامبر (آذر ۱۳۹۸) چندین رصدخانه‌ی زمینی کاهش روشنایی ستاره در نیمکره‌ی جنوبی را ثبت کردند.
«آندره دوپری» (Andrea Dupree) پژوهشگر اصلی این مطالعه و معاون مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان (Harvard & Smithsonian) گفت: «ما به وسیله‌ی مشاهدات قبلی هابل پیش از آنکه گردوغبار مانع رسیدن نور ستاره شود، این مواد را می‌بینیم که سطح ستاره را ترک و از طریق جو به بیرون حرکت می‌کنند. اثر یک منطقه‌ی چگال و داغ در بخش جنوبی ستاره مشخص است.»
وی افزود: «این ماده ۲ تا ۴ برابر از روشنایی عادی ستاره نور بیشتری داشت. پس از آن حدود یک ماه بعد، نیمکره‌ی جنوبی ابط الجوزا کم‌نورتر شد و درخشندگی ستاره کاهش یافت. از دیدگاه ما ممکن است این تغییر ناشی از یک ابر تاریک حاصل از جریانی باشد که هابل پیش از این رصد کرده بود. فقط هابل چنین شواهدی را درباره‌ی علت کم‌نور شدن ستاره به ما می‌دهد.»
تأثیر رصدهای هابل
این تیم پژوهشی، استفاده از هابل برای بررسی ستاره‌ی پرجرم را از اوایل سال گذشته آغاز کرده بود. مطالعه‌ی آنان بخشی از مطالعه‌ی ۳ ساله‌ی هابل برای پایش تغییرات جو بیرونی ستاره است. حساسیت تلسکوپ به نور فرابنفش به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا لایه‌های بالایی سطح ستاره را بررسی کنند. این لایه‌ها به اندازه‌ای داغ هستند که بیشتر در ناحیه‌ی فرابنفش انتشار دارند و در نور مرئی دیده نمی‌شوند. این لایه‌ها تا حدی توسط سلول‌های آشفته‌ی همرفتی ستاره که مانند حباب به سطح می‌رسند، گرم می‌شوند.
«کلاوس استراسممایر» (Klaus Strassmeier) از موسسه‌ی اخترفیزیک لایب‌نیتز در پوتسدام آلمان (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam) درباره‌ی تأثیر رصدهای پیش از کم‌نور شدن ابط الجوزا گفت: «حل فضایی یک سطح ستاره‌ای تنها در موارد خاص و فقط با بهترین تجهیزات موجود امکان‌پذیر است. از این نظر می‌توان گفت که هابل و ابط الجوزا برای هم ساخته شده‌اند.»
طیف‌های هابل که اواخر سال ۲۰۱۹ و در ۲۰۲۰ گرفته شده است با اندازه‌گیری خطوط طیفی منیزیم یونیزه شده، فضای بیرونی ستاره را مورد بررسی قرار می‌دهد. پژوهشگران از سپتامبر تا نوامبر ۲۰۱۹ (شهریور تا آبان ۱۳۹۸) جریان عبوری از سطح ستاره به جو بیرونی را اندازه‌گیری کردند. این ماده‌ی داغ و چگال راه خود را فراتر از ابط الجوزا ادامه داد و به میلیون‌ها کیلومتر رسید. از نظر پژوهشگران چنین فاصله‌ای به اندازه‌ی کافی سرد هست تا ابر گردوغبار تشکیل شود. این دیدگاه با مشاهدات فرابنفش هابل در فوریه‌ی ۲۰۲۰ (بهمن ۱۳۹۸) نیز مطابقت دارد که نشان داد رفتار جو بیرونی ستاره به حالت عادی بازگشته است، هرچند در نور مرئی هنوز کم‌سو بود.
مراحل حرکت پلاسما به بیرون جو و تشکیل ابر غبار در ابط الجوزا
Credit: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)
اگرچه دوپری علت وقوع این فوران داغ را که در نهایت به تشکیل توده‌ی ابری غبار منجر شده، نمی‌داند اما این طور که مشاهدات نور مرئی نشان می‌دهد، او گمان می‌کند که این موضوع به چرخه‌ی پالس ستاره کمک کرده تا به طور عادی ادامه یابد.
این اَبَرغول سرخ، یک ستاره‌ی متغیر است که در دوره‌ای ۴۲۰ روزه منبسط و منقبض می‌شود. استراسمایر از یک تلسکوپ خودکار مؤسسه‌ی لایب‌نیتز به نام استلا (STELLar Activity) استفاده کرد تا تغییرات سرعت گاز در سطح ستاره را اندازه بگیرد که در طول چرخه‌ی ستاره، افزایش و کاهش داشت.
یافته‌ها نشان داد که این ستاره هم‌زمان با بالا آمدن سلول همرفتی، در چرخه‌ی خود درحال گسترش بوده است. به این ترتیب امواج ضربه‌ای ناشی از گسترش ابط الجوزا می‌تواند به بیرون رفتن جریان پلاسما از طریق جو کمک کرده باشد.
این اَبَرغول سرخ قرار است با یک انفجار ابرنواختری به عمر خود پایان دهد و برخی از اخترشناسان گمان می‌کنند که این کاهش ناگهانی نور ستاره، ممکن است پدیده‌ای پیش از انفجار ابرنواختری باشد. این ستاره تقریبا به ما نزدیک است و در فاصله‌ی ۷۲۵ سال نوری از زمین قرار دارد، بنابراین این رویداد کم‌نور شدن حدود سال ۱۳۰۰ میلادی (۶۷۹ خورشیدی) رخ داده است و نور آن امروز به ما رسیده است.
دوپری و همکارانش در اواخر آگوست یا اوایل سپتامبر (نیمه‌ی شهریور) دوباره شانس رصد ستاره را با هابل خواهدن داشت زیرا ابط الجوزا در حال حاضر در آسمان روز و بسیار نزدیک به خورشید است و شرایط رصدی مناسبی ندارد.
مطالعات ابط الجوزا به ویژه در وضعیت فعلی برای ستاره‌شناسان بسیار جالب است و اگر در آینده‌ای نزدیک انفجار هم داشته باشد، از اهمیت بیشتری هم برخوردار خواهد شد، اگرچه انتظار نمی‌رود که تا چند هزار سال آینده شاهد انفجار ابرنواختری این ستاره باشیم.
عکس‌ها از: NASA, ESA, and E. Wheatley
ویدیو از: ESO
منابع: Hubble Space Telescope, Space
