قبل بضعة أشهر شاهدنا جميعًا منكب الجوزاء خافتًا. بين أكتوبر 2019 و 22 فبراير 2020 ، انخفض سطوع النجم بنحو ثلاثة أضعاف. لقد انتقل من قوته 0.5 درجة ، ومن كونه عاشر ألمع نجم في السماء ، إلى 1.7 درجة.
بطبيعة الحال ، تساءلنا جميعًا عما يحدث. هل سيتحول إلى مستعر أعظم؟ على الرغم من أن هذا كان غير مرجح للغاية ، فكيف يمكننا المساعدة ولكن نتساءل؟
تقترح دراسة جديدة تفسيرًا أكثر واقعية لسلوك منكب الجوزاء. بدلاً من سوبر نوفا وشيك ، فإن نقاط النجوم البسيطة هي التي تخلق التعتيم.
الدراسة الجديدة بعنوان ' منكب الجوزاء خافت في المقياس الجزئي أيضًا: تحليل مراقبة JCMT و APEX أثناء الحد الأدنى البصري الأخير . ' المؤلف الرئيسي هو Thavisha Dharmawardena من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك. تم نشر الورقة في مجلة The Astrophysical Journal Letters.
بعد الانخفاض الواضح في السطوع ، عاد Betelgeuse إلى الشكل. بحلول 25 فبراير ، بدأ الإشراق مرة أخرى. انشغل العلماء القلقون ، وبدأوا في جمع بيانات الرصد ومحاولة تجميع ما حدث. في مارس 2020 ، نشر عالمان فلكان آخر عملهما ، موضحين أن الغبار هو الذي أدى إلى تعتيم منكب الجوزاء.
منكب الجوزاء ، كما يراه تلسكوب هابل الفضائي. منكب الجوزاء هو النجم الأيسر العلوي في كوكبة الجبار. الائتمان: ناسا
إميلي ليفيسك من جامعة واشنطن كان أحد هؤلاء العلماء. في بيان صحفي أعلنت فيه عن عملهم ، قالت 'نرى هذا طوال الوقت بالعمالقة الحمراء العملاقة ، وهو جزء طبيعي من دورة حياتهم. سوف تقوم الكواكب الحمراء العملاقة أحيانًا بإلقاء المواد من أسطحها ، والتي تتكثف حول النجم على شكل غبار. عندما يبرد ويتبدد ، ستمتص حبيبات الغبار بعض الضوء المتجه نحونا وتحجب رؤيتنا '.
العمالقة الحمراء مثل منكب الجوزاء تصبح غير مستقرة في شيخوختهم. نظرًا لأنهم أحرقوا الكثير من وقودهم ، فإن الخسارة الناتجة في الكتلة تعني فقدان الجاذبية الذاتية التي تجعل هذه النجوم متماسكة. يمكن أن تنبض ، وهذه النبضات في جدول زمني يصل إلى مئات أو حتى آلاف الأيام. نرى تلك النبضات كتغيرات في السطوع.
نظرًا لأن الجاذبية على سطح النجم قد ضعفت مع تقدم العمر ، فإن هذه النبضات يمكن أن تقذف الطبقة الخارجية للنجم إلى الفضاء بسهولة تامة. تتحول هذه المادة المنبثقة إلى غبار ، وهذا ما أدى إلى التفسير السابق لتعتيم منكب الجوزاء.
منكب الجوزاء ومجمع Orion Molecular Cloud. منكب الجوزاء هو النجم الأحمر في أعلى اليسار. حقوق الصورة: بقلم Rogelio Bernal Andreo - http://deepskycolors.com/astro/JPEG/RBA_Orion_HeadToToes.jpg، CC BY-SA 3.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟
النجوم الحمراء العملاقة مثل منكب الجوزاء هي نجوم ديناميكية للغاية ، لذا لا ينبغي أن يكون أي شيء بشأن هذا التعتيم مفاجئًا. ولكن لا يزال الأمر يتطلب الكثير من العمل لمعرفة ما يجري معهم. لم تنته مسألة تعتيم منكب الجوزاء بدراسة ليفيسك.
في هذه الدراسة الجديدة ، نظر الباحثون في 13 عامًا من بيانات الملاحظة من Betelgeuse. تقدم الدراسة ملاحظات دون ملليمتر من تلسكوب جيمس كليرك ماكسويل و ال تجربة أتاكاما باثفايندر (ذروة). تظهر كل هذه البيانات أن منكب الجوزاء قد شهد نوبات أخرى من التعتيم. لوحظ التعتيم الحالي في الضوء البصري ، وكان أكثر وضوحًا من سابقيه. لكن الحلقات السابقة لا تزال ترى النجم خافتًا بنسبة 20٪ ، وإن كان بأطوال موجية أطول.
في هذا البحث الجديد ، بدأ دارماواردينا والمؤلفون الآخرون باختبار فرضية الغبار.
انطباع الفنان عن منكب الجوزاء. الائتمان: ESO / L. كالسادا
بدلاً من الضوء البصري ، نظروا إلى بيانات الطول الموجي الأطول. وذلك لأنه بينما يحجب الغبار الضوء البصري ، لا تزال الأطوال الموجية الأطول قادرة على الاختراق. كان منكب الجوزاء لا يزال باهتًا في الأطوال الموجية الأطول ، وهو ما يتعارض مع وجود الغبار. شيء آخر يجب أن يكون سبب ذلك.
'ما فاجأنا هو أن Betelgeuse أصبح أكثر قتامة بنسبة 20 ٪ حتى في نطاق الموجات التي تقل عن المليمترات' ، وفقًا لتقارير Steve Mairs من مرصد شرق آسيا ، الذي شارك في الدراسة.
أراد فريق الباحثين التعمق أكثر. أخذوا النطاق الطيفي الذي كانوا يراقبونه منكب الجوزاء ، وحسابوا مقدار تأثير الغبار على قياساتهم. في نطاق المراقبة دون المليمترات الخاصة بهم ، اتضح أن التعتيم لا يمكن تفسيره بالغبار. لذا ، إذا لم يكن التعتيم ناتجًا عن الغبار المتداخل ، كما توقعوا ، فلا بد أن يكون بسبب النجم نفسه.
تُظهر هذه الصورة ، التي تم الحصول عليها باستخدام أداة VISIR على تلسكوب ESO الكبير جدًا ، ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من الغبار المحيط بمنكب الجوزاء في ديسمبر 2019. تتشكل سحب الغبار ، التي تشبه ألسنة اللهب في هذه الصورة الدرامية ، عندما يسقط النجم مادته العودة إلى الفضاء. يحجب القرص الأسود مركز النجم والكثير من المناطق المحيطة به ، والتي تكون شديدة السطوع ويجب إخفاءها للسماح برؤية أعمدة الغبار الخافتة. النقطة البرتقالية في المنتصف هي صورة SPHERE لسطح منكب الجوزاء ، والتي لها حجم قريب من مدار كوكب المشتري. الائتمان: ESO / P. كيرفيلا / م. Montargès et al.
كتب المؤلفون في دراستهم أن 'نمذجة النقل الإشعاعي تُظهر أن هذا لا يمكن أن يحدث بسبب التغييرات في غلاف الغبار ، وبالتالي يجب أن يعكس تغيرًا في الغلاف الضوئي للنجم.'
يقول فريق الباحثين أن النجوم الكبيرة في الفوتوسفير في منكب الجوزاء هي المسؤولة عن التعتيم. يقولون أن البقع كبيرة جدًا لدرجة أنها تغطي 50 إلى 70٪ من سطح النجم. هذه ضخمة ، وهي كافية لإخفاء منكب الجوزاء.
أوضح المؤلف الرئيسي دارماواردينا في أ خبر صحفى . 'مع نفاد إمدادات الوقود ، تتغير العمليات التي تطلق بها النجوم الطاقة.'
لفهم ما يحدث هنا ، علينا البحث في بعض مبادئ الفيزياء الفلكية.
يعتمد لمعان النجم على أمرين: قطره ، والأهم من ذلك ، درجة حرارة سطحه. إذا زاد قطر النجم ، ولكن ليس درجة حرارته ، فإن لمعانه ينخفض بالتساوي عبر جميع الأطوال الموجية. ولكن إذا تغيرت درجة الحرارة ، فلن يزداد اللمعان بالتساوي عبر جميع الأطوال الموجية.
نظرًا لأن تعتيم منكب الجوزاء لم يكن هو نفسه في الضوء المرئي وفي ضوء أقل من المليمتر ، فهذا يعني أن درجة حرارة السطح يجب أن تتغير. يقولون أن التعتيم هو نتيجة انخفاض درجة حرارة النجم بنحو 200 درجة مئوية (392 فهرنهايت).
لكن هذا لا يعني أن الانخفاض في درجة الحرارة كان حتى عبر سطح النجم المتقادم. وهذا أدى إلى النجوم.
أوضح المؤلف المشارك بيتر شيكلونا من المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO): 'مع ذلك ، من المرجح أن يكون التوزيع غير المتماثل لدرجة الحرارة أكثر احتمالًا'. تُظهر الصور عالية الدقة المقابلة لمنكب الجوزاء اعتبارًا من ديسمبر 2019 مناطق ذات سطوع متفاوت. جنبًا إلى جنب مع النتيجة التي توصلنا إليها ، يعد هذا مؤشرًا واضحًا على وجود بقع نجمية ضخمة تغطي ما بين 50 و 70٪ من السطح المرئي ولها درجة حرارة أقل من الغلاف الضوئي الأكثر سطوعًا '.
الضوء والظلام: تُظهر هذه الصور عالية الدقة لمنكب الجوزاء توزيع السطوع في الضوء المرئي على سطحه قبل وأثناء تعتيمه. بسبب عدم التناسق ، خلص المؤلفون إلى وجود نقاط نجمية ضخمة. تم التقاط الصور بواسطة كاميرا SPHERE التابعة للمرصد الأوروبي الجنوبي (ESO).
حقوق الصورة: ESO / M. Montargès et al.
منكب الجوزاء هو نجم تمت دراسته جيدًا ، ولكن هذا يوضح لنا أنه لا يزال مليئًا بالمفاجآت. تتعرض شمسنا لنشاط البقع الشمسية في دورة مدتها 11 عامًا. لا يعرف العلماء بعد ما إذا كان العمالقة الحمراء العملاقة مثل منكب الجوزاء يمرون بدورة مماثلة. كان الحد الأدنى للسطوع السابق أيضًا أكثر وضوحًا من قبله. هل هذا دليل على دورة؟
'الملاحظات في السنوات القادمة ستخبرنا ما إذا كان الانخفاض الحاد في سطوع منكب الجوزاء مرتبط بدورة البقعة. وخلص المؤلف الرئيسي دارماواردينا إلى أنه على أي حال ، سيبقى منكب الجوزاء موضوعًا مثيرًا للدراسات المستقبلية.