كشف فريق دولي من علماء الفلك بقيادة أندريا دوبري من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. استخدم الباحثون ملاحظات تلسكوب هابل الفضائي والعديد من الأدوات الأخرى لإظهار كيف يمكن لخلية الحمل الحراري الكبيرة التي ترتفع إلى سطح النجم أن تقذف كمية هائلة من المواد في الفضاء - مما يخلق سحابة تمنع بعض ضوء منكب الجوزاء من الوصول إلى الأرض. . يؤكد العمل البحث السابق الذي ربط السحابة المحجوبة ببقعة باردة كبيرة لوحظت على سطح النجم.
منكب الجوزاء هو نجم أحمر عملاق يقع على بعد حوالي 548 سنة ضوئية من الأرض وهو أحد ألمع النجوم في السماء. عادةً ما ينبض سطوع النجم خلال فترة 416 يومًا ، ولكن في 2019-20 انخفض ناتج الضوء من النجم إلى مستوى منخفض غير مسبوق قبل أن يتعافى - حدث يسمى "التعتيم العظيم".
يعتقد علماء الفلك أن التعتيم ناتج عن طرد مادة من النجم ، لكن الطبيعة الدقيقة للعملية غير معروفة.
يقول دوبري: "يجمع [بحثنا] عددًا كبيرًا من الملاحظات لتتبع ديناميكيات طرد الكتلة وتجميع جدول زمني منطقي لحدوثه" عالم الفيزياء.
إلى جانب هابل ، تضمنت هذه الملاحظات البيانات التي تم جمعها عن طريق SPHERE (Spectro - البحث عن الكواكب الخارجية عالية التباين Polarimetric REsearch) أداة على التلسكوب الكبير جدًا في تشيلي ، والتي أظهرت بقعة مظلمة وباردة في نصف الكرة الجنوبي من منكب الجوزاء. استخدم الفريق أيضًا بيانات من اليابان ساتل الأرصاد الجوية Himawari-8، والتي لاحظت بالصدفة منكب الجوزاء في خلفية ملاحظاتها للأرض. هذه الملاحظات بواسطة Himawari-8 ربط البقعة الباردة بسحابة من الغبار حجبت جزءًا من النجم.
النجم البركاني
يقترح نموذج دوبري وزملائه أن خلية حمل حرارية هائلة ارتفعت من خلال باطن منكب الجوزاء ، مشكلة فقاعة ضخمة على الغلاف الضوئي للنجم - سطحه الغازي. تسبب هذا في ترك عمود ضخم من المواد يعادل كتلة المريخ النجم. تنتقل هذه المادة المقذوفة عبر الطبقات الخارجية المنتشرة لمنكب الجوزاء ، حيث تبرد وتتكثف إلى غبار. في هذه الأثناء ، تُرك السطح النجمي الهائج بجرح عملاق امتد إليه البلازما ، ليبرد على طول الطريق. هذا خلق بقعة كبيرة ومظلمة باردة التي شوهدت على النجم.
دايسوكي تانيجوتشي من جامعة طوكيو قاد تحليل ملاحظات هيماواري -8 لكنه لم يكن عضوًا في فريق دوبري. يقول عالم الفيزياء أن "هذا المفهوم الجديد لطرد الكتلة السطحية يبدو وكأنه المفهوم الأكثر منطقية لشرح جميع الملاحظات".
على الرغم من أن الغبار قد تبدد الآن ، بعد أن طردته الرياح النجمية من Betelgeuse ، وعاد النجم إلى نطاق سطوعه الطبيعي ، يعتقد فريق Dupree أن الغلاف الضوئي لا يزال غير مستقر.
يعجبني تشبيه "الغسالة غير المتوازنة" لأنها تحاول الوصول إلى توازن جديد
أندريا دوبري
يقول دوبري: "أحب تشبيه" الغسالة غير المتوازنة "وهي تحاول الوصول إلى توازن جديد".
نبضات خفية
إن عدم الاستقرار المتضخم الناتج عن الفوتوسفير الذي يتجول في أعقاب طرد الكتلة السطحية يخفي حاليًا فترة النبض التي تبلغ 416 يومًا من Betelgeuse. يصف دوبري فترة النبض هذه بأنها الوضع الأساسي للنجم. هذه النبضات هي نموذجية للنجوم العملاقة الحمراء مثل منكب الجوزاء ، وتختلف فترتها من نجمة إلى أخرى حسب كتلة النجم.
يقول دوبري: "أعتقد أن معدل النبض الداخلي لمدة 416 يومًا لا يزال مستمراً". "قد لا تكون الفترة هي نفسها تمامًا بمجرد أن يتعافى منكب الجوزاء ، ولكن يجب أن يكون نمطًا مستقرًا نسبيًا."
بالإضافة إلى فترة النبض البالغة 416 يومًا ، هناك أيضًا فترة أساسية مدتها 2100 يومًا غير مفهومة جيدًا. يعتقد بعض الباحثين أنه مرتبط بالوقت الذي تستغرقه الخلايا الحملية العملاقة على الغلاف الضوئي لتتحول. جاء التعتيم العظيم بعد أن وصلت دورة 2100 يوم إلى الحد الأدنى من السطوع ، والذي تزامن أيضًا مع حد أدنى في دورة 416 يومًا.
في منتصف الثمانينيات ، تنبأ عالم الفلك الراحل في جامعة هارفارد ليو جولدبيرج أنه عندما تتزامن الحدود الدنيا طويلة المدى وقصيرة المدى لإنشاء حد أدنى كبير ، فقد تحدث تغييرات غير عادية في سطوع النجم ونشاطه. تم نسيان نظرية غولدبرغ في الغالب ، ولكن منذ التعتيم العظيم كانت تتماشى إلى حد كبير مع التفكير الحالي.
التعتيم التالي في عام 2026
يقول دوبري: "إنني أتوقع هنا ، ولكن إذا حدث [التعتيم العظيم] مرة أخرى ، فيجب أن يكون في عام 2026 بعد الحد الأدنى البالغ 2100 يومًا التالي في عام 2025."
مع مراقبة أفضل للنجم من قبل علماء الفلك المحترفين والهواة على حد سواء مقارنة بالثمانينيات ، هناك فرصة أكبر للاكتشاف عندما يكون هناك شيء خاطئ في منكب الجوزاء.
يلقي القمر الصناعي الخاص بالطقس الضوء على "التعتيم العظيم" لنجم منكب الجوزاء
"يجب أن يواصل علماء الفلك التركيز على هذا النجم المثير" ، كما يقول تانيجوتشي ، الذي سيواصل مراقبة منكب الجوزاء مع كل من قمري هيماواري 8 وهيماواري 9. وفي الوقت نفسه ، مستوحاة من نجاح تانيجوتشي مع الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس ، تخطط دوبري وزملاؤها لاستخدام بيانات الأرشيف من NOAA's GOES سلسلة من أقمار الطقس للنظر في نشاط منكب الجوزاء.
لا يمكن التقليل من أهمية منكب الجوزاء لفهم النجوم العملاقة الحمراء الأخرى. منكب الجوزاء هو عملاق أحمر نموذجي إلى حد ما ، لذلك يتوقع علماء الفلك حدوث انبعاثات مماثلة للكتلة السطحية على النجوم الأخرى.
يعتقد دوبري أن الملاحظات التفصيلية لمنكب الجوزاء ستكون أساسية لفهم النجوم الأخرى. يقول دوبري: "أود أن أعتقد أن منكب الجوزاء يمكن أن يكون حجر رشيد للفيزياء النجمية".
نسخة أولية من الورقة متاحة على arXiv وسيتم نشر الورقة في مجلة الفيزياء الفلكية.
