18 ม.ค. เวลา 06:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

รอยเท้าจากดาวข้างเคียงของบีเทลจูส

ด้วยการสำรวจใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน นักดาราศาสตร์ได้ตามรอยอิทธิพลของ ซิวาร์ฮา(Siwarha) ดาวข้างเคียงที่เพิ่งพบใหม่ในก๊าซรอบๆ บีเทลจูส(Betelgeuse)
งานวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์เพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียน(CfA) ได้เผยให้เห็นรอยก๊าซทึบที่หมุนวนผ่านชั้นบรรยากาศขนาดใหญ่โตที่แผ่ออกของบีเทลจูส เปิดช่องสู่ปริศนาว่าเพราะเหตุใด ความสว่างและชั้นบรรยากาศของซุปเปอร์ยักษ์แดงนี้จึงเปลี่ยนแปลงไปอย่างประหลาดและไม่ปกติ ผลสรุปจากการศึกษาใหม่นำเสนอในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 247 ที่ฟีนิกซ์ รายงานจะเผยแพร่ใน Astrophysical Journal และเผยแพร่ออนไลน์บน arXiv
ทีมตรวจพบระลอกจาก ซิวาร์ฮา โดยการตามรอยการเปลี่ยนแปลงแสงของดาวตลอดเกือบแปดปีอย่างระมัดระวัง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้แสดงถึงผลจากดาวข้างเคียงที่ก่อนหน้านี้ไม่ได้รับการยืนยัน เมื่อมันพุ่งผ่านชั้นบรรยากาศส่วนนอกของบีเทลจูส การค้นพบนี้จึงไขปริศนาข้อใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งเกี่ยวกับดาวซุปเปอร์ยักษ์นี้ ช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้อธิบายว่ามันมีพฤติกรรมและพัฒนาอย่างไร ในขณะที่เปิดประตูบานใหม่สู่ความเข้าใจดาวมวลสูงอื่นๆ ที่ใกล้ถึงจุดจบของชีวิตแล้ว
กลุ่มดาวนายพราน และภาพเล็ก บีเทลจูสและซิวาร์ฮา ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงบีเทลจูสและดาวข้างเคียงที่โคจรรอบมันซึ่งได้สร้างระลอกก๊าซหนาที่แผ่ออก ดาวข้างเคียงโคจรใกล้บีเทลจูสมากจนมันกำลังวิ่งผ่านชั้นบรรยากาศส่วนนอกที่แผ่ขยายของซุปเปอร์ยักษ์แดงนี้ ขนาดของดาวข้างเคียงไม่ได้เป็นไปตามสัดส่วน แต่ระยะทางจากบีเทลจูสเป็นไปตามสัดส่วนกับเส้นผ่าศูนย์กลางบีเทลจูส
บีเทลจูส(Alpha Orionis) เป็นดาวที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสองในกลุ่มดาวนายพราน(Orion) อยู่ห่างออกไป 650 ปีแสงจากโลก มันเป็นดาวชนิดซุปเปอร์ยักษ์แดง(red supergiant) ที่มีขนาดใหญ่มาก เนื่องจากขนาดที่ใหญ่โตและความใกล้ บีเทลจูสเป็นหนึ่งในดาวไม่กี่ดวงที่นักดาราศาสตร์สามารถสำรวจพื้นผิวและชั้นบรรยากาศรอบๆ ได้โดยตรง ทำให้มันเป็นห้องทดลองที่สำคัญและเข้าถึงได้ในการศึกษาว่าดาวยักษ์แก่เฒ่า, สูญเสียมวล และสุดท้ายระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาได้อย่างไร
เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักดาราศาสตร์ตามรอยการเปลี่ยนแปลงความสว่างและรายละเอียดพื้นผิวของบีเทลจูส ด้วยหวังว่าจะระบุให้ได้ว่าเพราะเหตุใดดาวจึงเป็นแบบนี้ ความสงสัยทวีมากขึ้นหลังจากดาวยักษ์ดูเหมือนจะ “จาม” และสลัวลงอย่างคาดไม่ถึงในปี 2020 นักวิทยาศาสตร์พบรูปแบบการแปรแสงของดาวที่น่าสงสัยเป็นอย่างยิ่ง 2 แบบ เป็นวัฏจักรสั้น 400 วันที่เพิ่งพบว่าเกิดจากการหดพอง(pulsation) ของดาวเอง และคาบการแปรแสงยาว(หรือ long secondary period) 2100 วัน
กระทั่งบัดนี้ นักวิทยาศาสตร์ก็พิจารณาทุกอย่างตั้งแต่เซลส์การพา(convection cells) ขนาดใหญ่และเมฆฝุ่น จนถึงกิจกรรมแม่เหล็ก และความเป็นไปได้ที่จะมีดาวข้างเคียงซ่อนอยู่ การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้สรุปว่าการแปรแสงทุติยภูมิคาบยาวนั้นอธิบายได้ดีที่สุดด้วยการมีอยู่ของดาวข้างเคียงมวลต่ำที่โคจรอยู่ลึกภายในชั้นบรรยากาศบีเทลจูส และนักวิทยาศาสตร์อีกทีมรายงานสิ่งที่อาจเป็นการตรวจจับดาวข้างเคียงในเดือนกรกฎาคม 2025 แต่ก็ยังขาดหลักฐานที่พิสูจน์สิ่งที่เกิดขึ้นจากคำอธิบาย
ลำดับเหตุการณ์การมืดลงครั้งใหญ่ของบีเทลจูสในช่วงปลายปี 2019 ต่อกับต้นปี 2020 เมื่อดาวเกิดการปะทุก๊าซออกมา และเมื่อก๊าซออกห่างจากดาว ก็เย็นตัวลงจนกลายเป็นฝุ่นที่กลบแสงดาวบางส่วนไว้เมื่อมองจากโลก
ด้วยการใช้ฮับเบิลและหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินที่หอสังเกตการณ์วิพเพิล และหอสังเกตการณ์โรค เดอ ลอสมูลาโชส บนเกาะลาพัลมา ในหมู่เกาะคานารี ทีมก็สามารถมองเห็นรูปแบบการเปลี่ยนแปลงบีเทลจูส ซึ่งให้หลักฐานอย่างชัดเจนถึงดาวข้างเคียงที่สงสัยกันมานาน และผลกระทบของมันต่อชั้นบรรยากาศส่วนนอกของดาวยักษ์ ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนแปลงสเปคตรัมดาว, ความเร็วและทิศทางของก๊าซในชั้นบรรยากาศส่วนนอก อันเนื่องจากรอยของวัสดุสารก๊าซที่หนาแน่นกว่า(wake)
รอยทางนี้ปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อหลังจากดาวข้างเคียงวิ่งผ่านหน้าบีเทลจูสทุกๆ 6 ปีหรือราว 2100 วัน ช่วยยืนยันแบบจำลอง มันก็ไม่ต่างจากเรือที่กำลังวิ่งฝ่าน้ำ ดาวข้างเคียงเองก็สร้างระลอกคลื่นในชั้นบรรยากาศบีเทลจูสจนสุดท้ายเราสามารถมองเห็นได้ในข้อมูล Andrea Dupree นักดาราศาสตร์ที่ CfA ผู้เขียนนำการศึกษา กล่าว เป็นครั้งแรกที่เรากำลังได้เห็นสัญญาณโดยตรงของระลอก หรือรอยก๊าซนี้ ช่วยยืนยันว่าบีเทลจูสมีดาวข้างเคียงที่ซ่อนอยู่จริง ซึ่งกำลังตกแต่งลักษณะปรากฏและพฤติกรรมของมัน
ดาวข้างเคียงน่าจะดึงลมรอบข้างไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง สร้างเป็นระลอกตามหลัง โดยการเรียงตัวหลักน่าจะเป็นตามทิศทางของเส้นทางโคจร ทีมอธิบายไว้ในรายงาน ภายในระลอกนี้ ก๊าซหนาแน่นกว่าที่ถูกกระแทกน่าจะกวาดและสะสมอยู่เบื้องหลังคลื่นกระแทกที่ผ่านมา เราคาดว่าระลอกนี้น่าจะแปรเปลี่ยนได้เนื่องจากก๊าซปั่นป่วนซึ่งมีอุณหภูมิหลากหลาย และเนื่องจากความเร็วของการปั่นป่วนนั้นสูงกว่าความเร็วเสียงโดยเฉลี่ย
นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องฮับเบิลเพื่อมองหาหลักฐานรอยคลื่นที่เกิดจากดาวข้างเคียงของบีเทลจูส ทีมพบความแตกต่างในแสงที่แสดงเป็นพีคด้านซ้ายมือ เมื่อดาวข้างเคียงอยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างในวงโคจร
ระลอกขยายออกด้วยอัตราเร็วเสียง 6 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นในขณะที่มันมีขนาดเล็กในระหว่างการผ่านหน้าข้ามดิสก์บีเทลจูส มันก็จะขยายบานออกและครอบคลุมดิสก์ได้กว้างขึ้นเมื่อการโคจรดำเนินไป
ขณะนี้ จึงเป็นครั้งแรกที่มีหลักฐานแน่ชัดว่ามีดาวข้างเคียงดวงหนึ่งกำลังรบกวนชั้นบรรยากาศของดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงดวงนี้ Dupree กล่าวว่า แนวคิดว่าบีเทลจูสมีดาวข้างเคียงที่ยังหาไม่เจอได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีหลังนี้ แต่เมื่อไม่มีหลักฐานโดยตรง ก็ยังเป็นเพียงทฤษฎีที่ยังพิสูจน์ไม่ได้ แต่ด้วยหลักฐานใหม่ บีเทลจูสให้เราได้สำรวจว่าดาวยักษ์เปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
การได้พบรอยคลื่นจากดาวข้างเคียงก็หมายความว่าขณะนี้เราสามารถเข้าใจว่าดาวแบบนี้พัฒนา, ทิ้งวัสดุสาร และสุดท้ายก็ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาได้อย่างไร ขณะนี้ บีเทลจูสกำลังเกิดคราสบังดาวข้างเคียงจากมุมมองบนโลก นักดาราศาสตร์กำลังวางแผนทำการสำรวจซิวาร์ฮาใหม่ในเดือนสิงหาคม 2027 การค้นพบครั้งสำคัญนี้อาจจะช่วยอธิบายปริศนาคล้ายๆ กันกับดาวยักษ์และซุปเปอร์ยักษ์ดวงอื่นๆ
เนื่องจากชื่อ บีเทลจูส เป็นภาษาอารบิก หมายความว่า the hand of al-Jawzā โดย al-jawzā’ เป็นชื่อของสตรีในภาษาอารบิกโบราณซึ่งสอดคล้องกับนายพรานโอไรออนของกรีก ชื่อ ซิวาร์ฮา ซึ่งหมายความว่า สร้อยคอ(Her bracelet) ได้รับการอนุมัติจากกลุ่มทำงานรับผิดชอบการตั้งชื่อดาว(AU Working Group on Star Names) เมื่อวันที่ 22 กันยายน 2025
แหล่งข่าว phys.org – Betelgeuse’s elusive companion star: Siwarha’s “wake” detected
astronomy.com – Betelgeuse is not alone as it travels through space
space.com – Hubble telescope spies “wake” of supergiant Betelgeuse’s hidden companion star
iflscience.com – NASA’s Hubble Space Telescope observations resolve “one the the biggest mysteries” about Betelgeuse
โฆษณา