فضا و ستاره‌شناسیپیش‌چاپشبیه‌سازی۶ دقیقه مطالعه

اگر ابط‌الجوزا همدمش را ببلعد، آسمان می‌درخشد

ابط‌الجوزا (Betelgeuse)، ابرغول سرخی که شانهٔ صورت فلکی شکارچی را نشان می‌دهد، یکی از پژوهیده‌ترین ستارگان آسمان است و شعاعش نزدیک به 800 برابر شعاع خورشید است. اخترشناسان دهه‌ها بر سر این بحث کردند که آیا همراهی را پنهان کرده است یا نه: سرعتش در امتداد خط دید ما به‌شکلی عجیب نوسان می‌کند، درخشندگی‌اش چرخهٔ ثانویهٔ بلندی دارد، و به‌طرز غیرمنتظره‌ای تند می‌چرخد.

تحلیل‌های اخیر هر سه را با یک ستارهٔ همدم کم‌جرم توضیح می‌دهند که درون جوّ بیرونی گستردهٔ ابط‌الجوزا، تقریباً هر شش سال یک بار، در فاصله‌ای حدود 8.6 برابر فاصلهٔ زمین تا خورشید به دور آن می‌چرخد. این همدم اکنون نامی دارد: α Orionis B، یا سِوارها (Siwarha)، به معنای «دستبندش» در عربی. دو تلسکوپ احتمالاً آن را مستقیماً دیده‌اند، هرچند این آشکارسازی‌ها هنوز آزمایشی‌اند و برآوردهای جرم به مدل‌ها وابسته‌اند.

همدمی در مارپیچ آهستهٔ مرگ

این مدار پایدار نیست. نیروهای کشندی در پوشش بیرونی عظیم و پرتلاطم ابط‌الجوزا چرخش ستاره را با مدار مبادله می‌کنند و آن را کوچک می‌کنند. در همین حال، غول پیوسته بادکرده‌تر می‌شود. سرانجام سطحش به همدم می‌رسد و ستارهٔ کوچک‌تر بلعیده می‌شود. اخترشناسان مرحلهٔ پس از آن را پوشش مشترک (common envelope) می‌نامند: دو ستاره که یک پیکرهٔ گازی را با هم شریک‌اند.

چنین بلعیدن‌هایی گونهٔ شناخته‌شده‌ای از فوران را پدید می‌آورند: نواختر سرخ تابان (luminous red nova). کهکشان ما تقریباً هر دهه یکی از آن‌ها تولید می‌کند، اما بیشترشان بسیار دورتر رخ می‌دهند و تنها پس از فوران دیده می‌شوند. ابط‌الجوزا موردی نادر خواهد بود: ستاره‌ای نزدیک و به‌خوبی اندازه‌گیری‌شده که پیش از رویداد شناسایی شده است.

نونت لئونهاردس-باربوزا (Naunet Leonhardes-Barboza) و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، مرکز اخترفیزیک محاسباتی مؤسسهٔ فلَتایرون (Flatiron Institute) در نیویورک و مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونین (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian)، تحول ابط‌الجوزا را با همدم‌هایی به جرم 0.7، 1.0 و 2.0 جرم خورشیدی — برای پوشش دادن جرم نامطمئن همدم واقعی — تا لحظهٔ بلعیده شدن دنبال کردند. بسته به جرم، این لحظه در مدل‌هایشان 7,262، 5,702 یا 4,293 سال دیگر فرا می‌رسد. نویسندگان این تاریخ‌ها را تنها در حد مرتبهٔ بزرگی می‌دانند: چگونگی عمل نیروهای کشندی در یک پوشش پرتلاطم ده برابر یا بیشتر نامطمئن است.

دریده شده نزدیک هسته

همدم، پس از بلعیده شدن، با سرعتی فزاینده مارپیچ‌وار به درون فرو می‌رود و انرژی مداری‌اش را به گاز می‌سپارد، تا اینکه گرانش غول آن را در چند شعاع خورشیدی از مرکز از هم می‌درد. در دو حالت سبک‌تر، همدم هنوز ستاره‌ای جوان است که به مرحلهٔ اصلی و پایدارش نرسیده و پوششی پف‌کرده و کم‌چگال دارد؛ همدم 2 جرم خورشیدی فشرده‌تر است.

گروه این انرژی را به شبیه‌سازی‌های یک‌بعدی گاز و تابش سپرد، که ستاره را کاملاً گرد در نظر می‌گیرند و تنها آنچه را با فاصله از مرکز تغییر می‌کند دنبال می‌کنند. در مجموع، 6.3 تا 13.9 × 10⁴⁸ ارگ (ارگ یکای بسیار کوچکی از انرژی است) در اعماق آزاد می‌شود، زیر قاعدهٔ پوشش هیدروژنی پرتلاطم ستاره، جایی که گاز داغ مانند آبی که می‌جوشد بالا می‌رود و فرو می‌نشیند — بسیار عمیق‌تر از آنکه نور بتواند بی‌درنگ بگریزد. در عوض، این انرژی موجی فشاری را به راه می‌اندازد که تند می‌شود و به موج ضربه‌ای بدل می‌گردد و از چند شعاع خورشیدی تا سطح، حدود 820 شعاع خورشیدی از مرکز، به بیرون می‌رود. در مدل 1.0 جرم خورشیدی، رسیدن آن به سطح حدود 28 روز طول می‌کشد.

درخشان‌تر از زهره، آبی‌تر از شِعرای یمانی

وقتی موج ضربه‌ای از سطح بیرون می‌زند، ابط‌الجوزا شعله‌ور می‌شود. اوج به 2.4 تا 6.2 × 10⁴¹ ارگ بر ثانیه می‌رسد — در حدود صد میلیون برابر توان خروجی خورشید (شکل 4 آن را نزدیک 10⁸ درخشندگی خورشیدی نشان می‌دهد)، تقریباً 600 تا 1,600 برابر درخشندگی کنونی خود ابط‌الجوزا. مرحلهٔ درخشان کوتاه است: 1.5 تا 2 روز، که میان لحظه‌هایی شمرده می‌شود که درخشش آن به نصف اوجش می‌رسد.

سه منحنی نوری که حوالی روز صفر با شیب تند بالا می‌روند، نزدیک 10^8 درخشندگی خورشیدی به اوج می‌رسند و سپس کم‌نور می‌شوند؛ منحنی‌های خط‌چین اندکی بالاتر از منحنی‌های پیوسته قرار دارند.

درخشش پیش‌بینی‌شده برای همدم‌هایی به جرم 0.7، 1.0 و 2.0 جرم خورشیدی، با محوریت اوج. خط‌های پیوسته جرم و انرژی همدمِ دریده‌شده را هم در بر دارند؛ خط‌چین‌ها تنها انرژی فروروی مارپیچی را به حساب می‌آورند. — شکل 4، Leonhardes-Barboza و همکاران (2026)، arXiv:2610.31755.

به نوشتهٔ نویسندگان، این فوران از زمین چند برابر درخشان‌تر از زهره دیده می‌شود، در حالی که کم‌نورتر از ماه کامل می‌ماند، و بسیار درخشان‌تر از شعرای یمانی (Sirius)، درخشان‌ترین ستارهٔ آسمان شب امروز، خواهد بود. رنگش به‌شدت دگرگون می‌شود: تا وقتی موج ضربه‌ای هنوز مدفون است سرخ، سپس با رسیدن گاز داغ به سطح ناگهان آبی‌تر از شعرای یمانی، و آنگاه با انبساط و سرد شدن گاز بیرون‌رانده دوباره سرخ‌تر.

چپ: درخشندگی اوج بر حسب مدت برای نواخترهای سرخ شناخته‌شده، با سه ستارهٔ رنگی برای ابط‌الجوزا در مدت کوتاه و درخشندگی بالا. راست: درخشندگی بر حسب رنگ، با مسیری که از بالای زهره و مشتری می‌گذرد.

چپ: مدل‌های ابط‌الجوزا (ستاره‌های رنگی) در میان درخشان‌ترین و کوتاه‌ترین اوج‌های آغازین نواخترهای سرخ مشاهده‌شده قرار می‌گیرند. راست: مسیر پیش‌بینی‌شدهٔ مدل 1.0 جرم خورشیدی در آسمان شب، در مقایسه با ماه، زهره، مشتری و ستارگان درخشان؛ مقیاس رنگی روزها را از لحظهٔ اوج می‌شمارد. — شکل 5، Leonhardes-Barboza و همکاران (2026)، arXiv:2610.31755.

درخششی که قربانی‌اش را به یاد دارد

هرچه همدم سنگین‌تر، درخشش تابناک‌تر: درخشندگی اوج تقریباً متناسب با جرم همدم به توان 0.93 افزایش می‌یابد، یعنی ضریبی حدود 2.5 میان سبک‌ترین و سنگین‌ترین مدل‌ها. مدت درخشش به‌زحمت تغییر می‌کند، حدود 35%. پس درخشش آبی آغازین ردّ اندازه‌پذیری از ستاره‌ای را که بلعیده شده در خود دارد.

از هم دریده شدن همدم نیز اهمیت دارد. انرژی می‌افزاید، اما به گاز بیرون‌رانده جرم هم می‌افزاید، پس سهم هر گرم از انرژی کمتر می‌شود: در شبیه‌سازی‌ها، به حساب آوردن آن، اوج را در مقایسه با انرژی فروروی مارپیچی به‌تنهایی اندکی پایین می‌آورد.

گازی به اندازهٔ شش تا یازده خورشید

این ادغام همچنین 6.15 تا 11.19 جرم خورشیدی گاز غنی از هیدروژن را با سرعتی حدود 200 کیلومتر بر ثانیه به بیرون می‌راند — بخش بزرگی از پوشش ابط‌الجوزا. یک فرمول کلاسیک بودجهٔ انرژی می‌گوید سبک‌ترین همدم نباید چیزی را بیرون براند؛ با این حال شبیه‌سازی بیش از شش جرم خورشیدی را به بیرون پرتاب می‌کند، زیرا موج‌های ضربه‌ای لایه‌های بیرونی را به شیوه‌هایی می‌رانند که چنین بودجه‌ای از چشمش می‌افتد.

انتظار می‌رود ابط‌الجوزا زندگی‌اش را با یک ابرنواختر به پایان برساند، احتمالاً در 100,000 سال آینده. اگر ادغام زودتر رخ دهد، آن انفجار درون گازی روی خواهد داد که ادغام از خود به جا گذاشته است.

زخمی کهنه‌تر، غبار و گاز نامتقارن

همه گذشتهٔ ابط‌الجوزا را یکسان نمی‌خوانند. برخی پژوهشگران چرخش تند و ترکیب سطحی غیرعادی آن را نشانه‌های یک ادغام پیشین می‌دانند، نه نشانهٔ وجود همدم. اگر هر دو خوانش درست باشند، ابط‌الجوزا به تاریخچهٔ پیچیده‌تری نیاز خواهد داشت، شاید درون سامانه‌ای از چند ستاره؛ نویسندگان به جفت ابط‌الجوزا–سوارها پایبند می‌مانند.

مدل همچنین یک‌بعدی است، حال آنکه ادغام واقعی نامتقارن و پرتلاطم است، و گاز و غباری را که ابط‌الجوزا پیش‌تر از خود رانده نادیده می‌گیرد. برخورد با آن مواد درخشش را پهن‌تر و اوجش را کم‌نورتر می‌کند، پس درخشندگی پیش‌بینی‌شده حد بالای تقریبی است و مدت‌ها حد پایین. غبار ضخیم می‌تواند فوران را در نور مرئی سرخ‌تر و کم‌نورتر کند و به جای آن در فروسرخ بدرخشاند. با این حال، بنا بر یکی از برآوردهای پیشین که نویسندگان نقل می‌کنند، غبار درخشش را تنها اندکی سرخ‌تر می‌کند، نه پنهان.