اخترشناسان با استفاده از ابزار آلوپک (Alopeke) روی تلسکوپ جمنای شمالی (بخشی از رصدخانه جمنای که قسمتی از بودجه آن توسط NASA و بنیاد ملی علوم آمریکا NSF تامین شده و زیر نظر آزمایشگاه ملی علوم نویر NSF NOIRLab اداره می شود)، یک ستاره همدم را در مداری بسیار نزدیک به ابط‌ الجوزا کشف کرده‌اند. این کشف به معمای دیرینه تغییرات درخشندگی این ستاره پاسخ می‌دهد و بینشی عمیق در مورد سازوکارهای فیزیکی ورای سایر ابرغول‌های قرمز فراهم می‌کند.

ابط‌ الجوزا (Betelgeuse) یکی از درخشان‌ترین ستاره‌های آسمان شب و نزدیک‌ترین ابرغول قرمز به زمین است. این ستاره حجمی عظیم و قطری حدود ۷۰۰ برابر خورشید دارد. با این که این ستاره فقط ده‌ها میلیون سال عمر دارد، و با استانداردهایی نجومی بسیار جوان محسوب می‌شود، در اواخر عمر خود است. ابط‌ الجوزا در شانه صورت فلکی شکارچی (جبار) قرار دارد و هزاران سال است که انسان‌ها آن را با چشم غیرمسلح مشاهده می‌کنند و متوجه شده‌اند که درخشندگی آن با گذشت زمان تغییر می‌کند. ستاره‌شناسان ثابت کرده‌اند که این ستاره یک دوره تناوب اصلی با تغییرپذیری ۴۰۰ روزه و نیز دوره تناوب طولانی‌تری در حدود ۶ سال دارد.

در سال‌های ۲۰۱۹ و ۲۰۲۰ کاهش شدیدی در درخشندگی ابط‌ الجوزا رخ داد – رویدادی که با «کم‌نور شدن بزرگ» از آن یاد می‌شود. این رخداد باعث شد برخی باور کنند که مرگ ابرنواختری این ستاره به‌سرعت در حال نزدیک شدن است. اما دانشمندان توانستند تشخیص دهند که این کم‌نور شدن در واقع ناشی از ابر بزرگی از غبار بود که از ابط‌ الجوزا به بیرون پرتاب شده است.

معمای کم‌نور شدن بزرگ حل شد، اما این رویداد علاقه تازه‌ای به مطالعه ابط‌ الجوزا برانگیخت که به تحلیل‌های جدیدی از داده‌های بایگانی‌شده این ستاره منجر شد. یکی از این تحلیل‌ها دانشمندان را به این نتیجه رساند که علت تغییر شش‌ساله ابط‌ الجوزا حضور یک ستاره همدم (companion) است. [۱] اما وقتی تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا دنبال این همدم گشتند، هیچ اثری از آن پیدا نشد. اکنون این ستاره همدم از سوی گروهی از اخترشناسان به سرپرستی استیو هوول (Steve Howell)، دانشمند ارشد پژوهش مرکز تحقیقات ایمز ناسا (NASA Ames Research Center) و نویسنده اصلی مقاله‌ای که این کشف را گزارش کرده، شناسایی شده است. آنها ابط‌ الجوزا را با استفاده از ابزار تصویربرداری لکه «آلوپک» رصد کردند. آلوپک در زبان هاوایی به معنای روباه است؛ تأمین مالی برنامه تحقیقات رصدی سیارات فراخورشیدی (NN-EXPLORE) بر عهده NASA–NSF است و روی تلسکوپ جمنای شمالی، یکی از دو تلسکوپ رصدخانه بین‌المللی جمنای، نصب شده است؛ بخشی از هزینه آن از سوی بنیاد ملی علوم ایالات متحده تأمین مالی شده و توسط NSF NOIRLab اداره می‌شود.

تصویربرداری لکه (Speckle imaging) یک روش تصویربرداری نجومی است که با استفاده از زمان‌های نوردهی بسیار کوتاه، اعوجاج‌های تصویر ناشی از جو زمین را از بین می‌برد. امکان دستیابی به تصویری با وضوح بالا در این تکنیک در ترکیب با قدرت جمع‌آوری نور آینه ۸.۱ متری جمنای شمالی باعث شد تا همدم کم‌فروغ ابط‌الجوزا به‌طور مستقیم آشکارسازی شود.

تجزیه و تحلیل نور ستاره همدم به هوول و همکارانش امکان داد تا ویژگی‌های ستاره همدم را تعیین کنند. آنها دریافتند که این ستاره در محدوده طول‌موج نوری، به اندازه ۶ برابر کم‌فروغ‌تر از ابط‌ الجوزا است. جرم تخمینی آن حدود ۱.۵ برابر جرم خورشید است و به نظر می‌رسد که یک ستاره پیش-رشته اصلی از نوع A یا ‌B باشد، یعنی یک ستاره داغ،‌جوان و آبی-سفید که هنوز هیدروژن‌سوزی در هسته آن آغاز نشده است.

این ستاره همدم در فاصله نسبتاً نزدیکی از سطح ابط‌ الجوزا قرار دارد – حدود ۴ برابر فاصله بین زمین و خورشید. این نخستین باری است که یک ستاره همدمِ نزدیک در حال چرخش به دور یک ستاره ابرغول کشف می‌شود. حتی چشم‌گیرتر این که ستاره همدم در عمق جو گسترده‌تر بیرونی ابط‌ الجوزا در حال چرخش است و این موضوع قدرت باورنکردنی ابزار آلوپک در تفکیک‌پذیری را اثبات می‌کند.

هوول می‌گوید: «قدرت جمنای شمالی در دستیابی به وضوح زاویه‌ای بالا و کنتراست‌های شدید امکان آشکارسازی مستقیم همدم ابط‌ الجوزا را فراهم کرده است. علاوه بر این وی توضیح می‌دهد که ابزار آلوپک کاری را انجام داده است که هیچ تلسکوپ دیگری پیش از این انجام نداده بود: «مقاله‌هایی که وجود همدم ابط‌ الجوزا را پیش‌بینی می‌کردند، معتقد بودند احتمالاً هرگز کسی نمی‌تواند از آن تصویربرداری کند.»

این کشف تصویر واضح‌تری از زندگی و مرگ آینده این ابرغول قرمز فراهم کرده است. با این حال ستاره همدم طول عمر کوتاهی خواهد داشت زیرا نیروهای کشندی قوی باعث می‌شود که به صورت مارپیچی به ابط‌الجوزا نزدیک شده و در نهایت در آن فرو رود، که دانشمندان تخمین می‌زنند طی 10000 سال آینده رخ خواهد داد.

این کشف همچنین به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چرا ممکن است ستاره‌های ابرغول قرمز مشابه دچار تغییرات دوره‌ای در درخشندگی خود در مقیاس چندین سال شوند. هوول ابراز امیدواری کرد مطالعات بیشتری در این زمینه انجام شود: «این آشکارسازی در نهایت چیزی بود که با تلسکوپ جمنای از لحاظ تصویربرداری با قدرت تفکیک زاویه‌ای بالا می‌توان انجام داد، و نتیجه‌بخش بود. اکنون این کشف دریچه‌ای به سوی سایر فعالیت‌های رصدی با ماهیت مشابه می‌گشاید.»

مارتین استیل، مدیر برنامه NSF در رصدخانه بین‌المللی جمنای می‌افزاید: «قابلیت‌های تصویربرداری لکه ارائه‌شده در رصدخانه بین‌المللی جمنای ابزار فوق‌العاده‌ای است که برای طیف وسیعی از کاربردهای نجومی در دسترس همه ستاره‌شناسان قرار دارد. ارائه راه‌حلی برای مسئله ابط‌ الجوزا که صدها سال پابرجا بود،‌ دستاوردی برجسته و الهام‌بخش باقی خواهد ماند.»

فرصت بعدی برای مطالعه همدم ستاره‌ای ابط‌ الجوزا در نوامبر ۲۰۲۷ رخ خواهد داد، زمانی که ستاره به دورترین فاصله خود از ابط‌ الجوزا برسد و بدین‌ترتیب تشخیص آن آسان‌تر خواهد بود. هوول و گروهش مشتاقانه در انتظار رصدهای ابط‌ الجوزا پیش از وقوع و در حین این رخدادند تا بتوانند ماهیت همدم آن را بهتر بشناسند.

این پژوهش در مقاله‌ای با عنوان «کشف احتمالی ستاره همدم ابط‌ الجوزا با تصویربرداری مستقیم» ارائه شده و قرار است در تاریخ ۲۴ جولای ۲۰۲۵ در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر شود. DOI: 10.3847/2041-8213/adeaaf

[1] دو مقاله در ۲۰۲۴ منتشر شد که از دهه‌ها رصد ابط‌ الجوزا از سوی بسیاری از رصدگران در سراسر جهان برای پیش‌بینی مدار و مکان ستاره همدم، استفاده شده است، هر چند به‌طور مستقیم آن را رصد نکرده‌اند. (به DOI: 10.3847/1538-4357/ad93c8 و DOI: 10.3847/1538-4357/ad87f4 مراجعه کنید.)

منبع:

Gemini North Discovers Long-Predicted Stellar Companion of Betelgeuse