به تماشای کسوف هراسناک یک ستاره

احسان سنایی

از سال ۱۸۲۱ مطمئن شدیم هر ۲۷ سال یک‌بار، این ستاره به‌مدت ۶۴۰ تا ۷۳۰ روز آهسته و رو به افت درخششی شگفت و ناآشنا دارد. ده‌ها سال این چیستان که چه جسمی ستاره را کدر می‌‌کند، بی‌جواب مانده بود تا آن‌که با اتحاد چندین تلسکوپ نسبتاً بزرگ و ایجاد چشمی بی‌نهایت تیزبین، این رویداد نادر برای نخستین بار به تصویر کشیده شد.

خورشید تنهاست. با نگاهی ژرف‌تر به پهنای کائنات، درخواهیم یافت که به کار بردن صفت «تنها» برای خورشید اندکی عجیب به نظر می‌رسد، چراکه بخش وسیعی از ستارگان در سیستم‌های دوتایی یا چندتایی و با مدارهایی پیچیده، به گردهم در چرخش‌اند.

از تمام ویژگی‌های جذاب ستارگان دوتایی که بگذریم؛ بدون تردید دوتایی‌های کسوفی یا گرفتی را می‌توان به تنهایی موضوع یک بحث جذاب دانست. آنها ذاتاً خصیصه‌ی برجسته‌ای ندارند، اما زاویه‌‌ی صفحه‌ی مداری‌شان نسبت به ناظر زمینی، شدیداً بسته است.

در این سیستم‌ها، ستاره‌ی پرنورتر از مجموعه‌ای که غالباً اعضایش از دو ستاره تجاوز نمی‌کند، برای مدتی مشخص همانند ماه و خورشید توسط عضو دیگر با درصدهای متفاوت (بسته به زاویه‌ی صفحه‌ی مداری سیستم نسبت به ناظر) پوشانده شده و بدین‌ترتیب از میزان درخشندگی کلی سیستم کاسته می‌شود. نتیجتاً با بررسی نوسانات نوری سیستم، می‌توان به برآوردی از شکل مدار اعضاء دست پیدا کرد.

اما با این وجود نوسانات نوری هیچ‌کدام از سیستم‌های کسوفی دیده شده، از چندین ساعت و در معدود موارد از چندین روز تجاوز نمی‌کند. اما تغییرات درخشندگی ستاره‌ی «اپسیلون-ارابه‌ران» که پنجمین ستاره‌ی پرنور از صورت فلکی ارابه‌ران (ممسک‌العنان) است؛ گاه تا دو سال به طول انجامیده و ۲۷ سال بعد از نو تکرار می‌شود. آخرین مورد از این گرفت‌های مرموز، از آگوست سال گذشته آغاز شد. فرضیات متفاوت، تا ۱۷۵ سال برای حل این معما و ماهیت این جسم تاریکی که هیچ از آن نمی‌دانیم در ستیزه بودند.

نمایی خیالی از اپسیلون-ارابه‌ران و قرص غبارینی که کسوف شگفت‌انگیز این ستاره را موجب می‌شود / NASA / JPL

ستاره‌ی مرکزی سیستم اپسیلون-ارابه‌ران، ابرغولی از رد‌ه‌ی طیفی F¹ و با خروجی نور ۱۳۰‌هزار برابر خورشید ماست. تا بدین‌جا هیچ شکی در کار نیست؛ اما برای ماهیت همدمی که کسوف را موجب می‌شود، دست‌کم پنج فرضیه موجود است: «ابری عظیم‌الجثه، مات و تقریباً کروی»، یا «قرص غول‌پیکری از گاز و غبار»، یا «سیاهچاله‌ای خفته در یک قرص غبارآلود» یا «ستاره‌ای خفته در میان یک قرص باریک مسطح» و یا «قرص بزرگ و تقریباً متمایلی که یک ستاره‌ی داغ از رده‌ی طیفی B را دربرگرفته است».

حال، با مشاهداتی که اخیراً از این ستاره صورت پذیرفته و نتایج‌اش در شماره‌ی هشتم آوریل نشریه‌ی نیچر به چاپ رسیده است؛ آخرین سناریوی پیشنهادی تا حقیقت فاصله‌ی چندانی ندارد.

«برایان کلاپن‌بورگ» از دانشجویان کارشناسی دانشگاه دنور و استاد راهنمایش، دکتر «رابرت استنسل»، سرپرست تیمی‌اند که برای نخستین بار جرم جسم گمشده را تعیین کرده و با بهره‌گیری از آرایه‌ی تداخل‌سنجی قله‌ی کوه ویلسون ایالت کالیفرنیا، متشکل از شش تلسکوپ بازتابی یک متری متعلق به مرکز اخترشتاسی با وضوح بالا و زیرنظر دانشگاه ایالتی جورجیا؛ موفق به تهیه‌ی نماهایی از این سیستم طی ماه‌های نوامبر تا دسامبر سال گذشته شدند.

نماهایی که در آن‌ها لبه‌ی کشیده‌ی جسم مرموز، حین حرکت در مقابل قرص ستاره به‌روشنی مشخص است. آرایه‌ تلسکوپ‌های «چارا» (CHARA) توان تفکیکی معادل یک تلسکوپ منفرد ۳۳۰ متری دارند و این معادل تشخیص یک سکه‌ی کوچک از فاصله‌ی ۱۶ ‌هزار کیلومتری است!

کلاپن‌بورگ، استنسل و دیگر اعضای پروژه، قطر قرص را ۱.۵ میلیارد کیلومتر (تقریباً به اندازه‌ی مدار مشتری به گرد خورشید) و ضخامت‌اش را ۲۰۰ میلیون کیلومتر برآورد نمودند؛ اما با این وجود هیچ تصویر کامل و مشخصی از تمامی این جسم مرموز تاکنون تهیه نشده است.

بر اساس پژوهشی که هم‌اکنون توسط «رابین لیدبتر» و استنسل در حال تدوین است، شکل چنین جسمی در هیچ‌کدام از فرضیات پیشنهادی دقیقاً نمی‌گنجد. هرچند هنوز به پایان اکثر قسمت‌های کسوف باقی مانده و رصدهای بیشمار بیشتری طی این مدت انجام خواهد گرفت.

این تصاویر، توسط ابزاری که در دانشگاه میشیگان طراحی و ساخته شده، تهیه شده‌‌اند. «جان مانیر» از دانشگاه میشیگان می‌گوید: «[وقتی می‌بینم که] ما توانستیم این [تصاویر] را بگیریم، سرم سوت می‌کشد! مهم‌تر از همه، این ظاهراً فاز نادری از حیات یک ستاره است و [چنین اتفاقی] در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از ما رخ می‌دهد که به‌شدت تصادفی است!». مانیر، سرپرست ساخت ابزار «ترکیب‌گر مادون قرمز میشیگان» یا MIRC است که برای نخستین بار امکان مشاهده‌ی مستقیم یک کسوف ستاره‌ای را برای اخترشناسان فراهم ساخت.

هرچند گذر آهسته‌ی این شبح تاریک از برابر اپسیلون-ارابه‌ران، بی‌شباهت به سایه‌های مخوف حلقه‌های بی‌شمار زحل نیست؛ اما مانیر چندان اعتقادی به ماهیت حلقه‌ای این جسم ندارد. او می‌گوید: «سیستم‌های حلقه‌ای، عموماً غیرفشرده‌اند و مات هم نیستند. به‌علاوه این سیستم‌ها فاقد گازند و در لایه‌های شدیداً نازکی نشست کرده‌اند.

تصاویر تهیه‌شده توسط آرایه‌ی چارا از کسوف اپسیلون-ارابه‌ران. خطوط سفیدرنگ، مرز ستاره و قرص غبارین را مشخص کرده‌اند. پاره‌خط ریز انتهای تصویر، معرف مقیاس است / دانشگاه میشیگان

هر دوی این ویژگی‌ها نشان از عدم حلقه‌ای بودن غبار گرداگرد ستاره می‌دهد، چراکه یک حلقه قادر نخواهد بود اکثریت نور ستاره را حین کسوف جذب کند. به‌ بیانی، ما آن‌چنان از میزان پراکندگی [جسم تیره] اطلاعی در دست نداریم. شاید همان‌گونه که رصدهای پیشین نشان از افزایش درخشندگی ستاره طی مراحل میانی کسوف داده بودند؛ سوراخی در مرکز این جسم وجود داشته باشد.» مایر در پاسخ به اینکه چرا جسم مزبور اینقدر تاریک است می‌گوید:

«در این مرحله ما ضلع پشتی‌اش را می‌بینیم که اصولاً بازتابی از آن رخ نمی‌دهد. بایستی منتظر ماند تا قدری نور در دیگر نقاط مدار از آن بتابد و مشاهده‌ی چنین چیزی بسیار ارزشمند خواهد بود، هرچند نیازمند توان تفکیک بالای زاویه‌ای و محدوده‌ی دینامیکی وسیع [ابزارآلات تصویربرداری] است. دقت کنید که این قرص کاملاً تاریک نیست؛ درخشش مادون قرمز ناشی از دانه‌های سرد غبار، در دهه‌ی ۸۰ و اخیراً توسط تلسکوپ فضایی مادون قرمز اسپیتزر ثبت گردید.»

تا پیش از این، ستارگان حتی با بزرگترین تلسکوپ‌های موجود نیز جز نقاط درخشنده‌ای دیده نمی‌شدند؛ اما ابزار MIRC، با بهره‌گیری از تکنیک تداخل‌سنجی، برای نخستین بار موفق به تشخیص شکل و ویژگی‌های سطحی ستارگان شد. دکتر «فابین بارون»؛ از پژوهشگران فوق‌دکترای دانشگاه میشیگان که در فرآیند تصویربرداری نیز تیم را یاری نمود، می‌گوید: «تداخل‌سنجی، تصویربرداری با توان تفکیک بالا از اجسام دوردست را به واقعیت بدل کرد. این [روش] رازهای بسیاری را فاش خواهد ساخت؛ اما سؤالات فراوانی را هم مطرح خواهد نمود.»

آرایه‌ی چارا از زمان افتتاحش در سال ۲۰۰۵ تا به امروز، چندین «اولین» را در حوزه‌ی علم ستاره‌شناسی، به‌واسطه‌ی توان تفکیک بی‌نظیرش به نام خود ثبت کرده است. پروفسور «هارولد مک‌آلیستر»، سرپرست چارا می‌گوید: «ابعاد اپسیلون-ارابه‌ران در این تصاویر شگفت‌انگیز جدید، معادل ابعاد زاویه‌ای حرف o با فونت ۱۱ است که آن را از فاصله‌ی بیش از ۱۵۰ کیلومتری ببینیم!»

آغاز کسوف، همان‌گونه که اشاره شد، تابستان سال ۲۰۰۹ بود و پژوهشگران برای شروع رصدهایشان لحظه‌شماری می‌کردند؛ اما وقوع آتش‌سوزی‌های مهیب در کوهستان سن‌گابریل در اواخر آگوست همان سال، عملکرد رصدخانه‌های کوه ویلسون را به کلی دچار رکود کرد. تا هفته‌ها بعد هیچ کاری از سرگرفته نشد و دانشمندان تنها شانس رصد ستاره را در نوامبر و دسامبر ۲۰۰۹ به‌دست آوردند.

پس از مدتی نه‌چندان طولانی، با فرارسیدن سال جدید و فصل پرباران، سیلاب‌های متوالی، مسیر دسترسی به رصدخانه‌ها را نابود کرد. با وجود تمامی این مشکلات، امیدهای بسیاری برای رصدهای بیشتر از این کسوف نادر وجود دارد. کلاپن‌بورگ می‌گوید: «ما مراحل نخستین کسوف را مشاهده کردیم و یقیناً نمی‌خواهیم مابقی‌اش را از دست بدهیم.»

پانوشت:

۱. رده‌ی طیفی، شاخصی است متشکل از هفت رده با نام‌های O، B، A، F، G، K و M که اساساً مشخص‌کننده‌ی دمای سطحی، سن و رنگ هر ستاره هستند؛ بطوریکه ستاره‌ای از رده‌ی طیفی O، داغ، آبی‌رنگ و جوان است؛ حال‌آنکه ستاره‌ای از رده‌ی M، سرد (با دمای سطحی حدوداً ۳۰۰۰ درجه‌ی سانتیگراد)، قرمز و پیر است. خورشید ما با ظاهر سپید و دمای سطحی متوسطش، ستاره‌ای از رده‌ی G است.

منبع: Universetoday و Sky&Telescope