บีเทลจุสเล็กกว่าและอยู่ใกล้เรามากกว่าที่เคยคิดไว้

กลุ่มดาวนายพราน(Orion) เป็นกลุ่มดาวฤดูหนาว มีดาวสว่างมาก 2 ดวงจนติดอันดับดาวที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้า นั้นคือ ดาวไรเจล(Rigel) ที่ตำแหน่งหัวเข่านายพราน และ บีเทลจุส(Betelgeuse) สีส้มที่ไหล่นายพราน credit: Bob King skyandtelescope.com 
  

    จากการศึกษาใหม่โดยทีมนักวิจัยนานาชาติบอกว่า อาจจะอีกสักหนึ่งแสนปีที่ดาวซุปเปอร์ยักษ์แดง บีเทลจุส จะดับสิ้นในการระเบิดที่รุนแรง การศึกษาซึ่งนำโดย Meridith Joyce จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย(ANU) ไม่เพียงแต่บอกเส้นทางชีวิตของบีเทลจุสซะใหม่ แต่ยังแสดงว่ามันทั้งเล็กกว่าและอยู่ใกล้โลกมากกว่าที่เคยคิดไว้

     บีเทลจุส(Betelgeuse) มักจะเป็นตัวยุ่งยากที่จะระบุสิ่งใดก็ตามด้วยความเที่ยงตรง ลืมที่หนังสือให้ภาพดาวฤกษ์ดวงหนึ่งว่า หมุนรอบตัวเป็นทรงกลมที่ค่อนข้างราบเรียบอย่างเป็นระเบียบ แต่ลองนึกถึงภาพก้อนอะไรสักอย่างที่ยุบๆ พองๆ ได้โดยมีขอบที่เลือนปุกปุย เมื่อมันมีชั้นบรรยากาศที่ซับซ้อนและฟุ้งกระจายอย่างผิดปกติ จนยากจะระบุว่าพื้นผิวซึ่งจะใช้เพื่อตรวจสอบขนาด เป็นเรื่องที่ยากมากๆ

     ในปี 1920 มีการใช้รูปแบบการแทรกสอดในคลื่นแสงเพื่อให้ทราบค่าเส้นผ่าศูนย์กลางเชิงมุมของมัน ซึ่งเป็นความกว้างของวงแสงบีเทลจุสบนท้องฟ้า ในระดับ 47 มิลลิอาร์ควินาที และจากระยะทางที่สันนิษฐานว่าน่าจะอยู่ที่ราว 180 ปีแสง จึงคิดกันในตอนแรกว่าดาวน่าจะเส้นผ่าศูนย์กลางเทียบเท่ากับ 2.5 เท่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ และนับแต่นั้นมา ก็มีความพยายามมากมายเพื่อตรวจสอบขนาดของมัน แต่เมื่อไม่กี่ปีก่อน สามารถระบุระยะทางใหม่ของมันได้ที่ 724 ปีแสง ด้วยขนาด 47 มิลลิอาร์ควินาที จึงทำให้มันมีเส้นผ่าศูนย์กลางเกิน 1300 เท่าของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นเส้นผ่าศูนย์กลางที่ถ้านำมันมาวางไว้แทนดวงอาทิตย์จะทำให้บีเทลจุสกลืนดาวเคราะห์ทั้งหมดจนถึงวงโคจรดาวพฤหัสฯ

ขนาดคร่าวๆ ของบีเทลจุสเมื่อเทียบกับระบบสุริยะของเรา(ด้านขวา) การศึกษาใหม่บอกว่าบีเทลจุสมีขนาดทางกายภาพเล็กกว่าที่คิดไว้ 1 ใน 3 

      ตัวเลขเหล่านี้ ซึ่งรวมถึงค่ามวลคร่าวๆ ซึ่งหลากหลายมาก ให้ภาพซุปเปอร์ยักษ์แดงดวงนี้เข้าใกล้ช่วงเวลาในชีวิตที่โดยทฤษฎีแล้ว มันจะยุบตัวลงและระเบิดด้วยแสงสีตระการตาซึ่งน่าจะเห็นได้ด้วยตาเปล่า

          Joyce บอกว่าซุปเปอร์ยักษ์ดวงนี้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มดาวนายพราน(Orion) ได้สร้างความฉงนให้กับนักวิทยาศาสตร์มานาน แต่หลังสุด มันมีพฤติกรรมที่แปลกประหลาดมาก โดยปกติแล้วมันเป็นดาวที่สว่างที่สุดดวงหนึ่งบนท้องฟ้า แต่เราก็สำรวจพบการมืดลงของบีเทลจุส 2 รอบนับตั้งแต่ปลายปี 2019 เป็นต้นมา สิ่งนี้สร้างข้อสงสัยว่ามันอาจจะใกล้ระเบิดแล้ว แต่การศึกษาของเราได้ให้คำอธิบายที่แตกต่างออกไป เราทราบว่าเหตุการณ์การมืดลงครั้งแรกเกิดขึ้นเกี่ยวข้องกับกลุ่มเมฆฝุ่นก้อนหนึ่ง เราพบการมืดลงครั้งที่สองที่เกิดขึ้นรุนแรงน้อยกว่า ก็น่าจะเป็นเพราะการหดพอง(pulsation) ของดาวฤกษ์เอง

     นักวิจัยสามารถใช้แบบจำลองอุทกพลศาสตร์(hydrodynamics) และการไหวสะเทือน(seismic) เพื่อเรียนรู้ให้มากขึ้นเกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ขับดันการหดพอง และได้ภาพที่ชัดเจนมากขึ้นว่าบีเทลจุสกำลังอยู่ในสถานะไหนของชีวิตกันแน่

     Shing-Chi Leung ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยโตเกียว บอกว่าการวิเคราะห์ได้ยืนยันว่าคลื่นความดัน(pressure waves) หรือจะระบุว่า คลื่นเสียง เป็นสาเหตุให้เกิดการหดพองของบีเทลจุส ด้วยการใช้ข้อมุลที่รวบรวมโดย Solar Mass Ejection Imager ในอวกาศ ทีมวิจัยได้พัฒนาแบบจำลองกิจกรรมของดาวจนสรุปได้ว่าดาวใกล้เคียงวัยเกษียณแค่ไหน มันกำลังเผาไหม้ฮีเลียมในแกนกลางในตอนนี้ ซึ่งหมายความว่ามันยังไม่ใกล้การระเบิดเลย Joyce กล่าว เราอาจจะรอไปอีก 1 แสนปีก่อนที่มันจะหมดเชื้อเพลิงลงอย่างสิ้นเชิงและมีการระเบิดจะเกิดขึ้น

การระบุขนาดของบีเทลจุสและจุดเริ่มชั้นบรรยากาศของมันเป็นเรื่องยาก แต่จากพฤติกรรมคลื่นความดันได้บอกว่ามันมีขนาดใหญ่โตน้อยกว่าที่เคยคิดไว้เล็กน้อย

     Laszlo Molnar จากหอสังเกตการณ์กองโกลี ในบูดาเปสต์ ผู้เขียนร่วม กล่าวว่าการศึกษานี้ยังเผยให้เห็นว่าบีเทลจุสมีขนาดใหญ่แค่ไหน และอยู่ไกลจากโลกแค่ไหน ขนาดทางกายภาพที่แท้จริงของบีเทลจุสนั้นเป็นปริศนาพอสมควร การศึกษาก่อนหน้านี้บอกว่ามันอาจจะมีขนาดใหญ่กว่าวงโคจรของดาวพฤหัสฯ ผลสรุปของเราบอกว่าบีเทลจุสแผ่ออกไปเพียงสองในสามของระยะวงโคจรดังกล่าวเท่านั้น โดยมีรัศมีที่ 750 เท่ารัศมีดวงอาทิตย์ และเมื่อเราได้ขนาดทางกายภาพของดาวแล้ว เราก็สามารถตรวจสอบระยะทางถึงโลกได้ ผลสรุปแสดงว่ามันอยู่ที่ 530 ปีแสง หรือใกล้กว่าที่เคยคิดไว้ 25% แต่ก็ใกล้เคียงกับที่ดาวเทียมฮิพพาร์คัสตรวจสอบระยะทางจากพารัลแลกซ์ ในขณะที่ขัดแย้งกับการตรวจสอบในช่วงวิทยุ

      ข่าวดีก็คือบีเทลจุสก็ยังคงอยู่ไกลจากโลกเกินกว่าที่การระเบิดที่จะเกิดขึ้นจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญบนโลกได้ แต่ก็ยังเป็นเรื่องใหญ่เมื่อเกิดซุปเปอร์โนวาขึ้นมา และนี่ก็เป็นว่าที่ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดที่น่าจะระเบิด มันช่วยให้เรามีโอกาสอันหาได้ยากในการศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นกับดาวอย่างนี้ก่อนที่จะระเบิด Joyce กล่าว  

     นอกจากนี้ ยังมีผลพลอยได้จากการศึกษานี้ก็คือการค้นพบว่าการหมุนรอบตัวและการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับทางช้างเผือกของบีเทลจุส ไม่สอดคล้องกับช่วงชีวิตการเป็นดาวฤกษ์เดี่ยว แต่บอกว่ามันจะต้องเคยมีดาวข้างเคียงดวงหนึ่ง ที่ส่งบีเทลจุสออกจากกระจุกที่มันก่อตัวขึ้น และยังเพิ่มอัตราการหมุนรอบตัวให้ด้วย แต่การศึกษาไม่ได้ระบุถึงธรรมชาติของดาว(ข้างเคียง) นี้ แต่ถ้ามันมวลสูงกว่าบีเทลจุส(มากกว่า 16.5 ถึง 19 เท่ามวลดวงอาทิตย์) มันก็น่าจะเป็นซุปเปอร์โนวาไปเรียบร้อยและส่งผลต่อดาวข้างเคียง

     การศึกษานี้ได้รับเงินสนับสนุนจากสถาบันคัฟลี่เพื่อฟิสิกส์และคณิตศาสตร์แห่งเอกภพ(WPI), มหาวิทยาลัยโตเกียว โดยทีมนานาชาติประกอบด้วยนักวิจัยจากสหรัฐอเมริกา, ฮังการี, ฮ่องกง และสหราชอาณาจักร เช่นเดียวกับออสเตรเลีย และญี่ปุ่น การศึกษาเผยแพร่ใน Astrophysical Journal  

แหล่งข่าว spaceref.com : Betelgeuse is smaller and closer than first thought
                phys.org : supergiant star Betelgeuse smaller, closer than first thought
                sciencealert.com : Betelgeuse is neither as far nor as large as we thought, and it’s a total bummer   
                iflscience.com : Betelgeuse is closer than we thought – but it’s still not about to explode