ستاره‌شناسان برای اولین بار از همدم ستاره‌ای بتلجئوس عکس مستقیم گرفتند؛ تأیید نظریه‌ای ۴۰ ساله

بتلجئوس تنها نیست. پس از یک قرن گمانه‌زنی و یک چارچوب نظری خاص که ۴۰ سال قدمت داشت، ستاره‌شناسان مستقیماً از یک همدم ستاره‌ای که به دور ابرغول سرخ مشهور می‌چرخد، تصویربرداری کردند.[1][2]

این رصد با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) در شیلی انجام شد. یافته‌ها که در مجله «اخترشناسی و اخترفیزیک» منتشر شده‌اند، قطعی‌ترین شواهد را تاکنون برای وجود یک ستاره ثانویه، که بتلجئوس B نامیده می‌شود، ارائه می‌دهند.[1][6]

این کشف معمای دیرینه در مورد رفتار نامنظم این ستاره را حل می‌کند. در حالی که بتلجئوس به دلیل چرخه تپش تقریباً ۴۰۰ روزه خود شناخته شده است، یک «دوره ثانویه طولانی» حدود شش ساله را نیز نشان می‌دهد.[3][4]

برای بیش از ۴۰ سال، اخترفیزیکدانان در مورد علت این چرخه ثانویه بحث کرده‌اند. نظریه غالب این بود که یک ستاره همدم پنهان در حال حرکت در میان گرد و غبار خارج شده از ابرغول است، که با ایجاد یک دنباله، نوری را که به زمین می‌رسد تغییر می‌دهد.[3][4]

اثبات این نظریه مستلزم غلبه بر یک مانع رصدی عظیم بود. بتلجئوس تقریباً ۱۰۰,۰۰۰ برابر روشن‌تر از خورشید ما است و شعاع آن به قدری بزرگ است که اگر در منظومه شمسی ما قرار گیرد، مشتری را در بر می‌گیرد.[1][5]

تشخیص یک همدم در این درخشش، مانند عکس گرفتن از یک کرم شب‌تاب است که در کنار یک فانوس دریایی از فاصله چند مایلی وزوز می‌کند. جستجوهای قبلی با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا بی‌نتیجه مانده بودند.[4]

این موفقیت به زمان‌بندی دقیق متکی بود. در اوایل سال ۲۰۲۴، مدل‌های نظری پیش‌بینی کردند که اگر یک همدم در مدار شش‌ساله وجود داشته باشد، در دسامبر ۲۰۲۴ به حداکثر جدایی ظاهری خود از بتلجئوس خواهد رسید.[2][6]

تیمی به رهبری میگل مونتارژس در رصدخانه پاریس از این پنجره زمانی استفاده کرد. آنها از ابزار SPHERE در VLT استفاده کردند، یک سامانه اپتیک تطبیقی فوق‌العاده که در اصل برای مسدود کردن ستارگان میزبان جهت تصویربرداری از سیارات فراخورشیدی طراحی شده است.[1][2]

با پوشاندن درخشش طاقت‌فرسای بتلجئوس، ابزار SPHERE یک نقطه نوری متمایز را نشان داد که تنها ۵۲ میلی‌ثانیه قوسی از ابرغول فاصله داشت.[3][5]

این جدایی زاویه‌ای متناظر با یک فاصله فیزیکی تخمینی حدود ۸.۸ واحد نجومی (AU) است—که همدم را تقریباً در فاصله زحل از خورشید ما قرار می‌دهد.[5]

داده‌ها یک شگفتی را در مورد اندازه همدم آشکار کردند. در حالی که مدل‌های قبلی ستاره‌ای تقریباً به جرم خورشید ما پیش‌بینی می‌کردند، بتلجئوس B به طور قابل توجهی سنگین‌تر است و جرم آن بین ۲.۶ تا ۳.۱ جرم خورشیدی تخمین زده می‌شود.[1][3]

این جرم بالاتر توضیح می‌دهد که چرا تیم توانست آن را شناسایی کند. مونتارژس با توصیف این کشف به عنوان نتیجه یک جستجوی صدساله، خاطرنشان کرد: «از آنجا که جرم آن بیشتر از حد پیش‌بینی شده است، ما آن را می‌بینیم.»[1][2]

تاریخچه تکاملی این سامانه دوتایی تضاد جالبی را ارائه می‌دهد. هر دو ستاره احتمالاً حدود ۸ تا ۱۰.۵ میلیون سال پیش از یک ابر مولکولی مشابه تشکیل شده‌اند.[5]

از آنجایی که ستاره اصلی، بتلجئوس A، بسیار پرجرم‌تر بود (تخمین زده می‌شود ۱۵ تا ۲۰ جرم خورشیدی)، سوخت هیدروژن خود را با سرعتی سرسام‌آور سوزاند و به سرعت به یک ابرغول سرخ متورم شد که به پایان عمر خود نزدیک است.[6]

در مقابل، بتلجئوس B کوچک‌تر، بسیار کندتر تکامل یافت. به نظر می‌رسد که این ستاره به تازگی به مرحله رشته اصلی رسیده است، یعنی مرحله پایدار همجوشی هیدروژن که خورشید ما در حال حاضر از آن لذت می‌برد.[5]

حضور بتلجئوس B پیامدهای عمیقی برای مدل‌های تکامل ستاره‌ای دارد. در حال حاضر تنها ۲۰ تا ۴۰ درصد از ابرغول‌های سرخ دارای همدم شناخته شده هستند، اگرچه ستاره‌شناسان گمان می‌کنند که تعداد واقعی بسیار بیشتر است.[3]

از آنجایی که ستارگان پرجرم مقادیر عظیمی از جرم را از طریق بادهای ستاره‌ای قبل از انفجار به صورت ابرنواختر از دست می‌دهند، یک ستاره همدم می‌تواند به شدت بر این فرآیند از دست دادن جرم تأثیر بگذارد و محیط اطراف ستاره را شکل دهد.[3][6]

اگر دوره‌های ثانویه طولانی واقعاً نشانه‌ای قابل اعتماد از همدم‌های پنهان باشند، ستاره‌شناسان می‌توانند از این معیار برای شناسایی سامانه‌های دوتایی در سراسر کهکشان استفاده کنند که در غیر این صورت مشاهده بصری آنها غیرممکن است.[3]

با وجود شواهد قوی، جامعه علمی استاندارد شک و تردید سخت‌گیرانه را حفظ می‌کند. تصویر فعلی نشان‌دهنده یک نقطه واحد در مدار همدم است.[4][6]

برای تأیید قطعی این کشف و رد هرگونه احتمال وجود یک شیء پس‌زمینه، تیم قصد دارد در سال ۲۰۲۷، زمانی که پیش‌بینی می‌شود بتلجئوس B در سمت مقابل ابرغول ظاهر شود، دوباره این سامانه را رصد کند.[1][6]