et al.)” width=”635″ height=”357″>
ดาวเทียมพยากรณ์อากาศได้ช่วยอธิบายว่าทำไมดาวยักษ์ใหญ่สีแดงเบเทลจุสจึงประสบกับการหรี่แสงอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในปี 2019-2020
การค้นพบนี้ยืนยันการศึกษาก่อนหน้านี้ที่สรุปว่าการหรี่แสงเป็นผลจากจุดที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าบนดาว ซึ่งลดความร้อนที่ส่งไปยังเมฆก๊าซในบริเวณใกล้เคียง นักดาราศาสตร์เชื่อว่าสิ่งนี้ทำให้เมฆเย็นลงและกลั่นตัวเป็นฝุ่นซึ่งปิดกั้นแสงบางส่วนของ Betelgeuse
ในฐานะที่เป็นดาวแปรแสง โดยปกติ Betelgeuse ที่อยู่ใกล้เคียงจะมีความสว่างผันผวน แต่ในเดือนตุลาคม 2019 มันเริ่มจางลงกว่าที่เคยเห็นมาก่อน สิ่งนี้นำไปสู่การคาดเดาว่ามันอาจระเบิดในซูเปอร์โนวา อย่างไรก็ตาม ภายในสิ้นเดือนกุมภาพันธ์ 2020 Betelgeuse ได้กลับสู่ช่วงความสว่างปกติ ทำให้นักดาราศาสตร์เกาหัวของพวกเขาเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้ความส่องสว่างลดลงอย่างมาก
ทฤษฎีคู่ต่อสู้
สองทฤษฎีที่เป็นคู่แข่งกันเกิดขึ้นสำหรับการลดลงของแสง หนึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของเซลล์พาความร้อนขนาดใหญ่ในดาวฤกษ์ที่เย็นกว่า (และหรี่ลง) กว่าส่วนอื่นๆ ของพื้นผิวเบเทลจุส อีกทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวข้องกับการบดบังบางส่วนของดาวโดยเมฆฝุ่น อย่างไรก็ตาม ไม่มีทฤษฎีใดในตัวมันเองที่สามารถอธิบายการหรี่แสงของดาวได้
จากนั้นในปี 2021 ทีมที่นำโดย มิเกล มงตาร์เจส ของ Observatoire de Paris ในฝรั่งเศส เสนอบนพื้นฐานของการสังเกตกับ ทรงกลม (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) ที่กล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope ในชิลี ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหรี่แสง ทั้งเซลล์พาความร้อนและฝุ่นละอองที่บดบัง.
ขณะนี้กลุ่มนักดาราศาสตร์และนักอุตุนิยมวิทยานำโดย ไดสุเกะ ทานิกุจิ แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียว ได้พบหลักฐานสนับสนุนสำหรับคำอธิบายสองข้อนี้ ต้องขอบคุณการสังเกตโดยบังเอิญของดาวเทียมตรวจสภาพอากาศของญี่ปุ่น ฮิมาวาระ-8.
พื้นหลังของดาวฤกษ์
ดาวเทียมดวงนี้เปิดตัวในปี 2014 และอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า 35,786 กม. เหนือมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตก มันถ่ายภาพโลกทั้งใบด้วยความยาวคลื่นอินฟราเรดที่หลากหลาย และมองเห็นดาวต่างๆ รวมทั้ง Betelgeuse ในพื้นหลัง
“พูดตามตรง โปรเจ็กต์นี้เริ่มต้นจากทวิตเตอร์” ทานิกุจิอธิบาย โดยนึกถึงตอนที่เขาเห็นทวีตที่บรรยายว่าดวงจันทร์ปรากฏอยู่ในพื้นหลังของภาพที่ถ่ายโดยฮิมาวาริ-8 ได้อย่างไร จากนั้นเขาและผู้ทำงานร่วมกันก็ตระหนักว่า Himawari-8 ก็มีมุมมองอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับ Betelgeuse ในช่วงสี่ปีที่ผ่านมาตั้งแต่ปี 2017
การสังเกตการณ์ Betelgeuse ทุกวันของ Himawari-8 เป็นข้อได้เปรียบเหนือกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ซึ่งสามารถตรวจสอบ Betelgeuse ได้เพียงบางครั้งเท่านั้น ฮิมาวาริ-8 สามารถสังเกตดาวได้แม้กระทั่งในช่วงฤดูร้อน เมื่อดาวอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์เกินกว่าจะสังเกตความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ ดาวเทียมเปิดเผยว่าตัวดาวเองเย็นลง 140 °C ซึ่งเพียงพอที่จะลดความร้อนที่แผ่รังสีไปยังเมฆก๊าซอุ่นที่อยู่ใกล้เคียง ทำให้เมฆเย็นลงและควบแน่นเป็นฝุ่นบดบังที่สามารถตรวจจับได้ที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดช่วงกลาง ทีมของ Taniguchi คำนวณว่าทั้งการเย็นตัวของดาวฤกษ์และการก่อตัวของเมฆฝุ่นมีส่วนเกือบเท่าๆ กันกับสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า “การหรี่แสงครั้งใหญ่”
“ผลลัพธ์ที่สวยงาม”
“มันเป็นผลลัพธ์ที่สวยงามจริงๆ” Montargès ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยล่าสุดนี้กล่าว “วิธีที่พวกเขาใช้นั้นดั้งเดิมมาก”
การสังเกต Himawari-8 ยังชี้ให้เห็นว่ามีบางอย่างเกิดขึ้นกับโครงสร้างชั้นบรรยากาศของ Betelgeuse 10 เดือนก่อนที่แสงจะจางลง โมเลกุลของน้ำบนดาวที่ปกติจะสร้างเส้นดูดกลืนแสงในสเปกตรัมของดาว จู่ๆ ก็เปลี่ยนเป็นเส้นปล่อยรังสีแทน ซึ่งบ่งชี้ว่ามีบางสิ่งที่เติมพลังให้พวกมัน
แม้ว่าจะไม่มีข้อพิสูจน์แน่ชัดว่าเกิดอะไรขึ้น Taniguchi คาดการณ์ว่า "การเต้นผิดปกติอาจทำให้อุณหภูมิลดลงบนพื้นผิวดาว และการเกิดคลื่นกระแทกที่อาจขับเมฆก๊าซออกจากดาว" คลื่นกระแทกนี้อาจทะลุผ่านก้อนเมฆ กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้จากการดูดกลืนเป็นการปล่อยเส้นสเปกตรัมที่น่าทึ่ง
Montargèsยอมรับว่านี่ดูเหมือนจะเป็นความคิดที่สมเหตุสมผล อันที่จริง เขาโต้แย้งว่าเซลล์พาความร้อนที่เดือดปุดๆ บนพื้นผิวดาวที่เรียกว่าโฟโตสเฟียร์เป็นเพียงคำอธิบายเดียวที่มีเหตุผล
กิจกรรมโฟโตสเฟียร์
“เมฆแก๊สสามารถกำเนิดได้จากโฟโตสเฟียร์เท่านั้น และกิจกรรมโฟโตสเฟียร์เดียวที่เราตรวจพบมาจากการพาความร้อน ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่อันทรงพลังของแก๊ส” เขากล่าว
ยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่านี่เป็นพฤติกรรมปกติของดาวยักษ์แดงอย่างเบเทลจุสหรือไม่ Montargès กล่าวถึงเหตุการณ์การหรี่แสงที่เป็นไปได้อีกครั้งในทศวรรษที่ 1940 แต่อย่างอื่นตลอดกว่าสองศตวรรษของการติดตาม Betelgeuse และ supergiants สีแดงอื่น ๆ ไม่มีอะไรที่เหมือนกับ Great Dimming อาจเป็นไปได้ว่าเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นกับยักษ์แดงตัวอื่นๆ แต่เราพลาดพวกมันไปเพราะระยะเวลาค่อนข้างสั้น
หลักฐานใหม่สนับสนุนทฤษฎีจุดมืดสำหรับ 'Great Dimming' ของ Betelgeuse
“ก่อนที่จะสรุปว่ามันเป็นพฤติกรรมทั่วไปของดาวฤกษ์ประเภทนี้ เราจำเป็นต้องสังเกตมันที่อื่น” Montargès กล่าว
ในขณะเดียวกัน Taniguchi และเพื่อนร่วมงานกำลังใช้ Himawari-8 อย่างเต็มที่เพื่อติดตามดาวดวงอื่น พวกเขาได้ริเริ่มโครงการใหม่เพื่อสร้างแคตตาล็อกความแปรปรวนของดาวฤกษ์อายุในแสงอินฟราเรด เช่นเดียวกับการค้นหาวัตถุประเภทใหม่ที่แปรผันได้ที่ความยาวคลื่นอินฟราเรด
“โครงการทั้งหมดนี้ใช้ดาวเทียมดวงเดียวกัน นั่นคือ Himawari-8” Taniguchi กล่าว “ฉันหวังว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะเริ่มโครงการของตนเองโดยใช้ฮิมาวาริ-8 หรือดาวเทียมตรวจสภาพอากาศอื่นๆ ด้วย”
งานวิจัยได้อธิบายไว้ใน ธรรมชาติดาราศาสตร์.
