ناسا آنچه را که ستاره‌شناسان به‌مدت یک قرن دربارهٔ ستاره بتلجیوژ گمان می‌کردند، تأیید کرد
ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ جمنی شمالی در هاوایی، به‌صورت مستقیم یک همراه کم‌نور را که بر سطح متورم بتلجیوژ، ستارهٔ سرخ و روشن در شانهٔ صورتۀ جوزا، قرار دارد، عکاسی کردند.
این کشف، ده‌ها سال حواس‌پریشی ناشی از نوسانات معماگونهٔ روشنایی بتلجیوژ را به‌پایان می‌رساند و جدال دیرینه دربارهٔ این‌که آیا این تغییرات، اثر جاذبهٔ یک همسایهٔ نامرئی هستند، حل می‌کند.
استیو بی. هاول، از مرکز تحقیقاتی آمز ناسا که نویسندهٔ اصلی مقالهٔ کشف است، گفت: «قابلیت جمنی شمالی در دستیابی به وضوح زاویه‌ای بالا و تضادهای واضح، امکان شناسایی مستقیم همراه بتلجیوژ را فراهم کرد.»
تیم وی تحت نظارت آزمایشگاه NOIRLab که توسط NSF تأمین مالی می‌شود، فعالیت می‌کند و دوربین تصویربرداری نقطه‌ای تلسکوپ به نام «آلوپیک» را به‌خاطر این پیشرفت ارج می‌نهد.
ستاره بتلجیوژ در آسمان شب
دوربین تصویربرداری که «فاکس» نامیده می‌شود، با بردن هزاران تصویر سریع، تاری جوی زمین را منجمد کرد. سپس این تصاویر را ترکیب کرد تا نمایی بسیار واضح و تیزی از چهرهٔ ابرغول‌ستاره به دست آورد.
هر فریم پردازش‌شده، نقطه‌ای نوری کوچک را در فاصلهٔ حدود ۸٫۵ واحد نجومی — تقریباً ۷۹۰ میلیون مایل — از فوتوسفر بتلجیوژ نشان می‌داد. این فاصله کمتر از سه برابر شعاع متورم خود ستاره است.
این نقطه نورانی، شش درجه روشنایی کمتر دارد، حدود ۱٫۵ جرم خورشید وزن دارد و احتمالاً یک ستارهٔ جوان از نوع A، با رنگ نیلی‑سفید است.
تشخیص چنین درخشندگی ظریف بر روی یک دیسک به‌عرض بیست‌ویک میلی‌دورقوسی، نیازمند توان کامل تفکیک‌پذیری دوربین «آلوپیک» و توان جمع‌آوری نور آینهٔ ۸٫۱‑متری آن بود.
جستجوهای قبلی با تلسکوپ‌های هابل و چاندرا هدف را از دست دادند زیرا مدار باعث می‌شود ستارهٔ ثانویه در بیشتر بازه‌های مشاهده‌ای در جلو یا پشت ستارهٔ اولیه قرار گیرد.
نوامبر ۲۰۲۷ فاصلهٔ گستردهٔ بعدی را فراهم می‌کند و به ناظرین امکان می‌دهد تا به‌صورت واضحی طیف همراه را تصحیح کنند.
همراه ستاره بتلجیوژ
بتلجیوژ نزدیک‌ترین ابرغول‌ستارهٔ سرخ به زمین است و قطر آن حدود ۱٫۱ میلیارد مایل گسترش می‌یابد. سطح آن با نوسان‌های کند به‌مدت ۴۰۰ روزی در حال لرزش است.
در بالای این نوسان‌ها، ریتم دومین دورهٔ طولانی ثانویه به‌مدت ۵٫۷۸ سال وجود دارد که ستاره‌شناسان سال‌ها آن را به سلول‌های دوندگی عظیم یا ابرهای گرد و غبار نسبت داده‌اند.
تحلیل جدید بر پایهٔ کارهای قبلی استوار است که منحنی‌های سرعت شعاعی سده‌سالی را به حرکات مداری پیوند می‌دادند و پیش‌بینی می‌کردند که یک همراه کم‌جرم در دل چشم‌پوشی آشکار پنهان است.
تصویربرداری مستقیم اکنون نظریهٔ دو ستاره‌ای را تثبیت می‌کند. هنگامی که ستارهٔ ثانویه به پشت بتلجیوژ می‌چرخد، جاذبهٔ آن به‌صورت جزر و مدی یک ردگرد مارپیچ در جو گستردهٔ ستاره شکل می‌دهد.
گرد و غبار در آن دم سرد متراکم می‌شود و بخشی از فوتوسفر را می‌پوشاند؛ به‌طوری که نور مرئی حدود هفت صدم یک مقیاس قدرمندی کاهش می‌یابد. زمانی که این ستارهٔ کوچک شبیه فاکس نیمی از مدار دیگر ظاهر می‌شود، پرده نازک می‌شود و ابرغول‌ستاره دوباره روشن می‌گردد.
رقص گرانشی در حال وقوع
محاسبات مداری که بر پایهٔ تصویر جدید و یک مخزن داده‌های سرعت شعاعی استوار است، نشان می‌دهد که این دوگان هر ۲،۱۱۰ روز دور می‌چرخند و مایل‌بودن آن‌ها به‌تقریب ۹۸ درجه است — تقریباً به‌صورت لبه‌ای نسبت به خط دید ما.
نسبت جرمی بسیار فوق‌العاده است؛ تقریباً هجده به یک، بنابراین نیروهای جزر و مدی عمدتاً بر لایهٔ همرفتی بتلجیوژ تأثیر می‌گذارند. این گشتاورها احتمالاً چرخش این ابرغول‌ستاره را به دورهٔ ۳۶ ساله رسانده‌اند — وضعیتی غیرمعمول ولی سازگار با مدل‌های استرومتریک.
فاصله فقط برابر ۲٫۳ برابر شعاع ستاره است که باعث می‌شود همراه به‌طور کامل در داخل جو مولکولی پراکندهٔ بتلجیوژ قرار گیرد.
گازهای گرم با سرعت تنها ده مایل در ثانیه در اطراف ستارهٔ کوچکتر جریان می‌یابند و یک قطرهٔ کم‌نور جذب را فراهم می‌کنند. این تابش در اشعه ایکس تولید می‌شود، که سطح تشخیص فعلی چاندرا را به‌مراتب پشت سر می‌گذارد، اما هدف جذابی برای رصدخانه‌های پرانرژی آینده محسوب می‌شود.
چرا این مهم است؟
دوره‌های ثانویهٔ طولانی تقریباً یک‌سوم از غول‌های سرد و پرنور را فرا می‌گیرند و نتایج جمنی نشان می‌دهند که بسیاری از آن‌ها می‌توانند همراهان کم‌نور مشابهی مخفی کرده باشند.
مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ دریافت که دورهٔ شش‌سالهٔ بتلجیوژ می‌تواند الگوی تمام ستاره‌های متغیر در ردهٔ خود باشد.
با هم‌راست کردن حداقل‌های فوتومتریک با اوج‌های سرعت شعاعی، پژوهشگران الگوی فازی ثابتی را شناسایی کردند که به‌جای نوسان‌های عجیب، به‌تغییرات خورده‌ای در مدار اشعه غبار اشاره می‌کند.
تصویر جدید این فرضیه را از استنتاج آماری به مثال ملموس می‌برد؛ همچنین نشان می‌دهد که چگونه همراهان کم‌جرم به‌راحتی از دید عاری می‌شوند.
در نور مرئی و مادون‌قرمز، یک کوتولهٔ K یا ستاره‌ای جوان یک میلیون‌بار کم‌نورتر از میزبان متورم خود می‌تابد، اما جاذبهٔ آن همچنان سیرهای دهه‌ها رشد روشنایی را شکل می‌دهد.
پژوهش‌های مربوط به ستاره‌های جراندار ممکن است برای به‌دست آوردن تصویر کامل از دودست‌ها، نیاز به شامل کردن همراهان کوچکتر و ستارگان مسن‌تر داشته باشند.
چرخش به سوی انفجار ستاره‌ای
بتلجیوژ تنها هشت میلیون سال دارد، اما این ستارهٔ جراندار هم‌اکنون در هسته‌اش هلیوم می‌سوزاند و به‌سوی یک انفجار ابرنواختر نوع II می‌شتابد.
نظریهٔ جزر و مد پیش‌بینی می‌کند که مدار به‌خاطر انتقال گشت‌ویژه به لایهٔ بامبار ابرغول‌ستاره منقبض می‌شود. این امر همراه را به منطقهٔ متراکم‌تری از گاز می‌کشاند.
مدل‌ها حاکی از ترکیب دو ستاره در بازهٔ ده‌هزار ساله است؛ که در مقیاس ستاره‌ای به‌مانند یک چشم‌برهم‌زدن است.
اگر این اتفاق بیفتد، ستارهٔ سقوط‌کننده می‌تواند چندین جرم خورشیدی هیدروژن را به‌فضا پرتاب کند. این امر زمینهٔ یک ابرنواختر به‌طور غیرمعمولی روشن و مبتنی بر تعامل را فراهم می‌کند — روشن‌تر از یک‌چهارم ماه در آسمان زمین.
پایش آخرین عمل یک ستاره
قبل از این پایان، ستاره‌شناسان برنامه‌ریزی برای یک کمپین هماهنگ کرده‌اند. دوربین‌های نقطه‌ای، تصویربردارهای نوری تطبیقی، و اینترفرنسرهای میلی‌متری سامانه را در طول چرخش گستردهٔ ۲۰۲۷ و فاز تیره‌شدگی که پس از آن می‌آید، دنبال خواهند کرد.
ماهواره‌های پرتابی اشعه ایکس و فرابنفش به‌دنبال تابش‌های ناگهانی از جریان‌های جذب خواهند گشت. در همین حال، طیف‌سازها تغییرات ظریف در باندهای مولکولی را که تشکیل گرد و غبار را نشان می‌دهند، ردیابی می‌کنند.
هر مجموعه داده‌ای قطعه‌ای به پازل این سؤال می‌افزاید که چگونه ستاره‌های غول‌پیکر جرم خود را از دست می‌دهند و چگونه همراهان کم‌جرم در پوسته‌های دشوار بقا می‌یابند. با هم، این داده‌ها به روشن‌سازی این مسئله کمک می‌کنند که چگونه پیش‌گوی مرسوم ابرنواختر در آسمان شب ممکن است به پایان خود برسد.
—–
تصویر: یک تصویر از بتلجیوژ، ستارهٔ زرد‑قرمز، و اثر همراه نزدیک آن، جسم آبی کم‌نور. اعتبار: داده‌ها: ناسا/ژِی‌پی‌ال/NOIRlab. بصری‌سازی: NOIRLAB
این مطالعه در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.
—–