اِبط الجوزا (Betelgeuse) یازدهمین ستاره پرنور در آسمان شب است. این ستاره بعد از «ریگل»(Rigel) دومین ستاره درخشان در صورت فلکی شکارچی است. اِبط الجوزا یک ستاره متغیر نیمه منظم از نوع طیفی M1-2 و یکی از ستارگان قابل رؤیتی است که با چشم غیر مسلح هم دیده می‌شود. منظور از متغیر بودن این است که شدت درخشندگی آن تغییر می‌کند.
این ستاره غول‌پیکر که تصور می‌شود در مرکز منظومه شمسی واقع شده باشد به قدری بزرگ است که سطح آن از کمربند سیارک‌ها فراتر می‌رود، به طوری که مدارهای عطارد (تیر)، ونوس، زمین، مریخ و احتمالاً مشتری را می‌پوشاند. اما ابرغول‌های سرخ بزرگ‌تری هم در راه شیری وجود دارند؛ مانند «وی وای سگ بزرگ»(VY Canis Majoris) . طبق محاسبات انجام شده، جرم ستاره اِبط الجوزا از ۱۰ سال نوری تا چیزی در حدود ۲۰ برابر جرم خورشید متغیر است. برآورد می‌شود حدود ۷۰۰ سال نوری از خورشید فاصله دارد و قدر مطلق آن حدود ۶- است.
ستاره‌شناس‌ها با کمک «تلسکوپ بسیار بزرگ»(VLT) و رصدخانه جنوبی اروپا(ESO) از کم نور شدن اِبط الجوزا عکس‌برداری کرده‌اند. عکس‌های جدید و بی‌سابقه‌ای که از سطح این ستاره گرفته شده‌اند، نه تنها محو شدن این ابرغول سرخ، بلکه تغییر شکل بارز آن را نیز هویدا می‌کنند.
اِبط الجوزا برای رصدکنندگان ستاره‌ها نقش چراغ راهنما را داشته است، اما در اواخر سال ۲۰۱۹ درخشش آن رو به افول گذاشت. میزان نور این ستاره اکنون به ۳۶ درصد درخشندگی عادی آن کاهش یافته و این تغییری است که با چشم غیر مسلح نیز دیده می‌شود. هم دانشمندان ستاره‌شناس و هم شیفتگان دانش ستاره‌شناسی با هیجان بسیار در این امید بوده‌اند تا از کم نور‌شدن این ستاره اطلاعات بیشتری به دست آورند.
گروهی از دانشمندان «دانشگاه کاتولیک لوون» در بلژیک از دسامبر سال ۲۰۱۹ در حال رصد اِبط الجوزا با تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا بوده‌اند. هدف آنها مطالعه روی علت کم نور شدن این ابرغول سرخ بوده است. از میان نخستین مشاهدات این گروه، تصویر حیرت‌انگیز جدیدی از سطح ستاره توجه آنها را به خود جلب کرد. این تصویر با یک وسیله عکس‌برداری نصب شده روی تلسکوپ به نامSPHERE که گرفته شده است.
آنها در ژانویه سال ۲۰۱۹ نیز با کمک این وسیله اِبط الجوزا را رصد کردند. در آن تاریخ هنوز کاهش نوری در ستاره ایجاد نشده بود. بدین ترتیب عکس‌هایی هم قبل و هم بعد از کم نور شدن ستاره در اختیار ستاره‌شناس‌ها قرار گرفته است. این تصاویر که در نور مرئی گرفته شده‌اند، تغییراتی که هم در میزان درخشندگی ستاره و هم در شکل ظاهری آن ایجاد شده‌اند را به خوبی آشکار می‌کنند.
بسیاری از علاقه‌مندان به ستاره‌شناسی بر این عقیده هستند که کم نور شدن این ستاره عظیم‌الجثه به این دلیل است که به زودی منفجر خواهد شد. اِبط الجوزا نیز مانند همه ابرغول‌های سرخ روزی به یک ابرنواختر تبدیل خواهد شد. اما به عقیده دانشمندان این اتفاق به این زودی رخ نمی‌دهد. آنها برای توضیح این که دقیقاً چه چیزی باعث تغییر در نور و شکل این ستاره می‌شود فرضیه دیگری ارائه داده‌اند. آنها در فرضیه خود دو علت را پیش‌بینی می‌کنند که یکی از آنها سرد شدن سطح ستاره در اثر فعالیت ستاره‌ای استثنایی و دومی فوران غبار از سمتی است که رو به زمین قرار دارد. البته آنها انکار نمی‌کنند که یافته‌هایشان درباره ابرغول‌های سرخ ناکافی و ناقص است. بنابراین باید روی فرضیه خود کار کنند و ممکن است در این حین عاملی غافلگیر کننده پیش روی آنها قرار گیرد.
آنها به منظور انجام مطالعات و یافتن سرنخ‌هایی برای علت کم نور شدن ستاره، به تلسکوپ بسیار بزرگ(VLT) یا به عبارتی دیگر، چهار تلسکوپ نوری بزرگ که به صورت آرایه‌ای در «رصدخانه پارانال» در کشور شیلی مستقر هستند نیاز دارند.
رصدخانه پارانال یکی از معدود تأسیساتی است که ظرفیت و توانایی تصویربرداری از سطح اِبط الجوزا را دارد. ابزار و تجهیزاتی که روی این تلسکوپ‌های آرایه‌ای نصب هستند امکان رصد را هم در نور مرئی و هم در نور مادون قرمز میانه فراهم می‌آورند. این بدان معناست که ستاره‌شناس‌ها هم می‌توانند سطح اِبط الجوزا را و هم مواد و غباری که آن را احاطه کرده‌اند، ببینند. این تنها راه برای کشف اتفاقاتی است که در این ستاره در حال وقوع هستند.
تصویر جدید دیگری که در دسامبر ۲۰۱۹ با کمک وسیلهVISIR ، نصب شده بر تلسکوپ بسیار بزرگ گرفته شده است نشان می‌دهد که غبار اطراف اِبط‌الجوزا از خود نور مادون قرمز منتشر می‌کند. این سری مطالعات را دانشمندان «رصدخانه پاریس» در فرانسه انجام داده‌اند و این توضیح را هم اضافه کردند که طول موج این عکس با طول موجی که دوربین‌های حرارتی تشخیص دادند یکی است. ابرهای غبار که در تصویر گرفته شده باVISIR شبیه به شعله‌های آتش هستند، زمانی شکل می‌گیرند که ستاره مواد متشلکه خود را به فضا پرتاب می‌کند.
«همه ما از غبار ستاره‌ای تشکیل شده‌ایم» جمله‌ای است که در ستاره‌شناسی عامیانه زیاد به گوشمان می‌خورد. اما این غبار به طور دقیق از کجا سرچشمه می‌گیرد؟ ابرغول‌های سرخی مثل اِبط الجوزا در طول دوره زندگی خود مقادیر زیادی مواد تشکیل‌دهنده را تولید می‌کنند و از خود بیرون می‌رانند، حتی پیش از این که در قالب ابرنواختر منفجر شوند. فناوری پیشرفته امکان مطالعه روی این اجرام را که صدها سال نوری از ما فاصله دارند امکان‌پذیر می‌کند و جزئیات بی‌سابقه‌ای را در اختیار دانشمندان می‌گذارد که با کمک آنها می‌توانند علت از دست رفتن جرم این ستارگان را رمزگشایی کنند.
اِبط الجوزا همچنان بی‌فروغ‌تر می‌شود و همه از خود می‌پرسند معنای آن چه می‌تواند باشد؟ این ستاره در پایان زندگی خود تبدیل به ابرنواختر می‌شود، اما این اتفاق تا ده‌ها هزار سال دیگر رخ نخواهد داد. مهم این است که علت کاهش درخشندگی آن روشن شود.
دانشمندان «دانشگاه ویلانووا» در ایالات متحده نخستین کسانی بودند که تازه‌ترین کاهش نور را گزارش دادند. آنها پس از آن دوباره این تغییر را مشاهده کردند و متوجه شدند که این روند ریتم کندی دارد. اِبط الجوزا حدود یک میلیون سال پیش از توالی اصلی خارج شد و اکنون حدود ۴۰۰۰۰ سال است که به یک ابرغول سرخ تبدیل شده است. اِبط الجوزا به قدری هیدروژن خواهد سوزاند که هسته‌اش فرو خواهد ریخت و با یک انفجار به یک ابرنواختر تبدیل خواهد شد.
با توجه به این که اِبط الجوزا یک ستاره متغیر است، شدت و ضعف نور آن چرخه دارد. یکی از این چرخه‌ها ۴۲۰ روز طول می‌کشد و چرخه دیگر هر پنج یا شش سال یک بار تکرار می‌شود. چرخه سوم کوتاه‌تر است: ۱۰۰ تا ۱۸۰ روز. با این که بیشتر نوسانات نوری آن قابل پیش‌بینی هستند و طبق این چرخه‌ها نمایان می‌شوند، بعضی از چرخه‌ها با کم نور شدن فعلی آن تطابق چندانی ندارند.
مدت مدیدی است که ستاره‌شناس‌ها در حال پایش اِبط الجوزا هستند. اندازه‌گیری‌ها و محاسبات بصری قدمتی ۱۸۰ ساله دارند. از دهه ۱۹۲۰ به بعد «انجمن آمریکایی رصدکنندگان ستارگان متغیر»(AAVSO) دست به اقدامات سیستماتیک‌تری زده‌اند. حدود ۴۰ سال پیش ستاره‌شناس‌های دانشگاه «ویلانووا» مطالعات فتومتریک (نورسنجی) خود را روی درخشندگی اِبط الجوزا آغاز کردند. داده‌های فتومتریک ۲۵ سال اخیر کامل‌ترین اطلاعات نورسنجی هستند و بر اساس آنها اکنون این ستاره در کم نورترین حالت خود به سر می‌برد.
دمای اِبط الجوزا از سپتامبر ۲۰۱۹ تا کنون ۱۰۰ درجه کلوین کاهش پیدا کرده و درخشندگی آن نیز در همان زمان ۲۵ درصد کاهش داشته است. طبق همه این محاسبات، شعاع این ستاره ۹ درصد بیشتر شده است. این انبساط و تورم با پیرتر شدن ستاره قابل انتظار است.
اخترشناس‌ها بر این باورند که ما خیلی خوش شانس هستیم که اِبط الجوزا این قدر به زمین نزدیک است. طبق برخی منابع، فاصله آن ۶۵۰ سال نوری است و این نزدیکی او را به یک معلم خوب برای ما تبدیل می‌کند. اِبط الجوزا غیر از خورشید تنها ستاره‌ای است که می‌توانیم روی آن جزئیات سطح و فعالیت‌های ظاهری آن را ببینیم. این کمک می‌کند تا اخترفیزیک‌دان‌ها بفهمند در سطح ستاره چه اتفاقاتی در حال وقوع است.
اِبط الجوزا نیز مانند بسیاری از ستاره‌ها به دنبال فرایند هم‌جوشی هسته‌ای گرما تولید می‌کند. گرما از طریق هم رفت (انتقال گرما از درون گاز یا مایع) به سطح می‌رسد. این همان اتفاقی است که هنگام پختن تخم‌مرغ آب پز رخ می‌دهد. هنگامی که آب می‌جوشد، رو به بالا حرکت می‌کند و آب سرد به پایین می‌رود تا گرم شود. این جا به جایی‌های رو به بالا و پایین سلول‌های هم رفتی نام گرفته‌اند. آنها جریان‌هایی هستند که گرما را با خود به سطح می‌برند و در ظاهر به شکل تکه‌های سیاه قابل مشاهده هستند. سلول‌های هم رفتی در حین حرکت نسبتاً آهسته خود با میدان مغناطیسی ستاره تعامل برقرار می‌کنند. با توجه به این که گرمای سطح ستاره، تعیین‌کننده درخشش آن محسوب می‌شود، تنوع تکه‌های تیره و روشن روی آن بسیار زیاد است.
با به جوش آمدن و چرخش اِبط الجوزا، این توده‌های سیاه هم می‌چرخند و مدام از نظر دور و سپس ظاهر می‌شوند. بنابراین ما شاهد درخششی متغیر خواهیم بود، یعنی چیزی که اکنون شاهدش هستیم. دلیل متغیر بودن ستاره، همین امر است. نواحی هم رفتی شاید بسیار بزرگ باشند و ستاره عظیمی مثل اِبط الجوزا بدون تردید اشکال بزرگی از آن را روی خود دارد. در سال ۲۰۱۳ دانشمندان گزارشی از نواحی هم رفت خورشید تهیه کردند که حرکت آنها یک ماه به طول انجامید. هنوز نمی‌توان نتیجه‌گیری کرد، اما ستاره‌شناس‌ها از خود می‌پرسند آیا این نواحی هم رفتی هستند که باعث کم نور شدن اِبط الجوزا می‌شوند؟
ویژگی جالب توجه دیگر اِبط الجوزا سرد بودن سطح آن علی رغم قرمز بودن رنگش است. چون این ستاره شعاع بزرگی دارد (۹۰۰ برابر شعاع خورشید) انسجام گرانشی آن در لایه خارجی کم است. این یعنی ستاره بخشی از مواد بیرونی خود را از دست می‌دهد و در اطرافش ابرهایی از گاز و غبار به وجود
می‌آورد.
کم نور شدن ستاره دقیقاً روی کالبد آن رخ نمی‌دهد، بلکه در واقع ابرهای متشکل از غبار و گاز جلوی خروج نور را می‌گیرند. با گذشت زمان اِبط الجوزا سوخت خود را بیشتر از دست می‌دهد. در نتیجه از جرم آن کاسته می‌شود. با کاهش جرم، نیروی گرانشی حاشیه بیرونی آن نیز ضعیف می‌شود و ابرهای گازی از ستاره می‌گریزند و به نواحی اطراف آن می‌روند. علت کم شدن نور آن در زمان کنونی می‌تواند همین امر باشد.
دانشمندان اطلاعات زیادی درباره ستارگان دارند، اما این بدان معنا نیست که همه چیز را می‌دانند. برای مثال آنها هرگز نتوانسته‌اند ابرغول سرخ دیگری را به شیوه‌ای که اکنون اِبط الجوزا را مشاهده می‌کنیم رصد کنند.

***

شوک تعظیم فراصوت و عمر اِبط الجوزا
ابرغول سرخ اِبط الجوزا با سرعت فرا صوت ۳۰ کیلومتر بر ثانیه در محیط میان ستاره ای در حرکت است. این حرکت باعث ایجاد شوک تعظیم (Bow shock) می شود.
شوک تعظیم مرز بین مغناط کره و محیط مغناطیس شده اطراف را شکل می دهد. شوک تعظیم زمانی شکل می گیرد که میدان مغناطیسی یک شیء اخترفیزیکی با محیط پلاسمایی اطرافش وارد تعامل می شود. این شوک را خود ستاره تولید نمی کند، بلکه بادهای ستاره ای پرقدرت مسئول آن هستند.
در واقع این ستاره مقادیر زیادی گاز را با سرعت ۱۷ کیلومتر بر ثانیه به درون محیط غیر ستاره ای می راند که در نتیجه آن موادی که اطراف ستاره را احاطه کرده اند گرم
می‌شوند. به همین خاطر است که می توان در نور مادون قرمز آن را مشاهده کرد.
به دلیل این که اِبط الجوزا درخشش زیادی دارد، تا پیش از سال ۱۹۹۷ از شوک تعظیم آن هیچ تصویری به دست نیامده بود.
شبیه سازی های هیدرودینامیکی که در سال ۲۰۱۲ از شوک تعظیم اِبط الجوزا ساخته شدند ثابت می کنند که این ابرغول سرخ بسیار جوان است؛ یعنی بیشتر از ۳۰۰۰۰ سال عمر ندارد. جوان بودن اِبط الجوزا سبب می شود که ستاره شناس ها به دو احتمال فکر کنند: احتمال نخست این است که اِبط الجوزا به تازگی وارد محیط میان ستاره ای شده است و در زمان ورود ویژگی های متفاوتی نسبت به اکنون داشته است. احتمال دوم این است که ستاره جوان غول آسا یک تغییر شکل اساسی داشته که باعث بروز شوک تعظیم تغییر یافته ای شده است.
در سال ۲۰۱۲ مشخص شد که این پدیده به دنبال تغییر شکل آن از «ابرغول آبی» (BSG) به ابرغول قرمز (RSG) رخ داده است. شواهدی وجود دارد مبنی بر این که در مراحل پایانی تکامل ستاره هایی مانند اِبط الجوزا، این ستاره ها تغییر حالت سریعی از آبی به قرمز و برعکس دارند. در نتیجه، در بادها و شوک تعظیم آنها نیز تغییرات سریعی رخ می دهند. مهم تر این که اگر پژوهش های آینده این فرضیه را ثابت کنند، معلوم می شود اِبط الجوزا تا کنون نزدیک به ۲۰۰۰۰۰ واحد نجومی به شکل یک ابرغول سرخ در فضا سیر کرده است.

code