Το μυστήριο του Betelgeuse «Great Dimming» λύθηκε από τη δορυφορική Photobomb
Στα τέλη του 2019, λίγους μήνες πριν η πανδημία του COVID-19 κατακλύσει την υδρόγειο, μεγάλο μέρος του κόσμου αντιθέτως ανησυχούσε για ένα κατακόκκινο, ξεθώριασμα σημείου φωτός που απέχει περισσότερο από 500 έτη φωτός μακριά. Ο Betelgeuse, ο κόκκινος υπεργίγαντας αστέρας που εύκολα αναγνωρίστηκε ως ο δεξιός «ώμος» του αστερισμού του Ωρίωνα, είχε ξαφνικά και μυστηριωδώς θαμπωμένος κατά περισσότερο από έναν παράγοντα δύο. Μερικοί αστρονόμοι υπέθεσαν ότι ήταν στα πρόθυρα της έκρηξης ως σουπερνόβα - ένα γεγονός που διαφορετικά προβλεπόταν να συμβεί μέσα στα επόμενα 100.000 χρόνια περίπου. Μέχρι τις αρχές Φεβρουαρίου του 2020, ωστόσο, το ξεθώριασμα είχε σταματήσει και μέσα σε λίγες εβδομάδες το αστέρι είχε επιστρέψει στην κανονική του φωτεινότητα, κάτι που άφησε τους ερευνητές με μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με αυτό το παράξενο επεισόδιο που ονόμασαν «Μεγάλο θαμπό».
Οι απαντήσεις προέκυψαν σταδιακά από ένα πλήθος παρατηρητηρίων που αφιέρωσαν το αστέρι με προσοχή. Πρώτον, μια ομάδα ερευνητών που είχαν χρησιμοποιήσει το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για να παρατηρήσουν τον Betelgeuse πριν, κατά τη διάρκεια και μετά το συμβάν ανέφεραν ότι μια μαζική εκτόξευση θερμού υλικού από την επιφάνεια του άστρου είχε δημιουργήσει ένα κρυφό σύννεφο σκόνης που οδήγησε στο προφανές ξεθώριασμα. Στη συνέχεια, μια διαφορετική ομάδα που χρησιμοποιούσε δεδομένα από το Παρατηρητήριο Weihai στην Κίνα διαπίστωσε ότι η θερμοκρασία του Betelgeuse είχε πέσει κατακόρυφα κατά τη διάρκεια του Μεγάλου Θαμπώματος κατά τουλάχιστον 170 Kelvins και οι ερευνητές απέδωσαν τη βύθιση όχι σε ένα σύννεφο σκόνης, αλλά σε ένα πολύ μεγάλο, σχετικά δροσερό σκοτεινό σημείο. κατέληξαν ότι πρέπει να σχηματίστηκε για λίγο στην επιφάνεια του αστεριού. Τέλος, μια άλλη ομάδα χρησιμοποίησε παρατηρήσεις με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή για να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι και τα δύο σενάρια ήταν σωστά. Σε αυτό το υβριδικό μοντέλο, η εμφάνιση μιας σκοτεινής κηλίδας στο νότιο ημισφαίριο του άστρου είχε μειώσει τις θερμοκρασίες του περιβάλλοντος και είχε φτύσει μια φυσαλίδα ζεστού αερίου. Ένα τεράστιο σύννεφο σκόνης που μπλοκάρει το φως των αστεριών σχηματίστηκε στη συνέχεια από αυτό το υλικό που διαφεύγει καθώς ψύχθηκε, δημιουργώντας τη Μεγάλη Θολότητα.
Τώρα ένα ασυνήθιστο τηλεσκόπιο - μια κάμερα σε έναν μετεωρολογικό δορυφόρο - έχει μπει στο μείγμα με μια άλλη νέα σειρά παρατηρήσεων. Αφού συνειδητοποίησαν ότι ο Betelgeuse εμφανίζεται στο οπτικό πεδίο του δορυφόρου Himawari-8 της Ιαπωνίας, τρεις μεταπτυχιακοί φοιτητές στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο αποφάσισαν να ρίξουν μια πιο προσεκτική ματιά στις αρχειακές εικόνες που καταγράφηκαν από τον δορυφόρο κατά τη διάρκεια του Great Dimming. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο Nature Astronomy , υποστηρίζουν τη διπλή υπόθεση, ενώ αυξάνουν επίσης τη συναρπαστική πιθανότητα ότι τα δεδομένα από άλλους μετεωρολογικούς δορυφόρους μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για ένα ευρύ φάσμα αστρονομικών παρατηρήσεων. Η μελέτη των εικόνων του Himawari-8 ενέπνευσε ακόμη και την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας να διερευνήσει εάν ένας από τους δικούς του δορυφόρους μπορεί να αναπαράγει τα ευρήματα.
«Είναι πολύ έξυπνο αυτό που έχουν κάνει», λέει ο Andrea Dupree, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, ο οποίος είναι εξοικειωμένος με την έρευνα. «Και φυσικά, μου αρέσει το αποτέλεσμα». Η Dupree ηγήθηκε της προηγούμενης μελέτης που χρησιμοποίησε δεδομένα του Hubble για να συνδέσει τη Μεγάλη Θολότητα με τον Betelgeuse που εκτοξεύει ένα σύννεφο σκόνης - ένα συμπέρασμα που σημειώνει αρχικά αντιμετωπίστηκε με πολλές συζητήσεις.
Ο Dupree δεν είναι άγνωστος στη χρήση μη συμβατικών μεθόδων για να κάνει δύσκολες παρατηρήσεις. Από τον Απρίλιο έως τον Αύγουστο, η τροχιά της Γης γύρω από τον ήλιο φέρνει τον Betelgeuse τόσο κοντά στον ουρανό στο άστρο μας, που η προκύπτουσα λάμψη ανατρέπει τις παρατηρήσεις από τα περισσότερα τηλεσκόπια στο έδαφος ή σε χαμηλή τροχιά στη Γη. Ένα τηλεσκόπιο που βρίσκεται αλλού στο ηλιακό σύστημα ή σε ορισμένες ειδικές υψηλές τροχιές γύρω από τη Γη θα μπορούσε να έχει ακόμα ανεμπόδιστη θέα. Παρακινούμενος από το Great Dimming, στις αρχές του 2020 ο Dupree επικοινώνησε με αξιωματούχους στο Goddard Space Flight Center της NASA για να ζητήσει να χρησιμοποιήσει το διαστημικό σκάφος STEREO-A του οργανισμού, το οποίο περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο και όχι τη Γη, για να ρίξει μια άλλη ματιά στον Betelgeuse κατά τους καλοκαιρινούς μήνες. Ωστόσο, παρά τη δική της δημιουργικότητα, η Dupree λέει ότι δεν θα σκεφτόταν ποτέ να χρησιμοποιήσει έναν μετεωρολογικό δορυφόρο.
Η ιδέα να χρησιμοποιηθούν δεδομένα Himawari-8 ξεκίνησε με ένα Tweet. Καθώς έκανε κύλιση στο Twitter, ο κύριος συγγραφέας Daisuke Taniguchi είδε μια ανάρτηση σχετικά με το φεγγάρι της Γης που βομβαρδίζει μερικές από τις εικόνες του Himawari-8. Αναρωτήθηκε αν ο μετεωρολογικός δορυφόρος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για την παρατήρηση του Betelgeuse. Υπήρχαν πολλά οφέλη που έκαναν την ιδέα ενδιαφέρουσα. «Τα επίγεια τηλεσκόπια υποφέρουν αναπόφευκτα από την ατμόσφαιρα της Γης και δεν μπορούν να παρατηρήσουν πολλά μέρη του φάσματος του υπέρυθρου μήκους κύματος», λέει ο Taniguchi. Και ενώ τα διαστημικά τηλεσκόπια δεν έχουν αυτό το φράγμα, ο ανταγωνισμός για την απόκτηση χρόνου παρατήρησης σε αυτά είναι "πολύ σοβαρός".
Έτσι, ο Taniguchi ήρθε σε επαφή με τον συμφοιτητή του και τελικά συν-συγγραφέα της μελέτης Kazuya Yamazaki για να δει αν μπορούσαν να παρακάμψουν τον ανταγωνισμό και να κάνουν τις δικές τους παρατηρήσεις. Στην αρχή, ο Yamazaki θυμάται:«Δεν είχα πλήρη αυτοπεποίθηση γιατί [στις εικόνες του Himawari-8] τα αστέρια είναι πολύ σκοτεινά, σε σύγκριση με το φεγγάρι». Αλλά μαζί με τον Taniguchi και έναν τρίτο μεταπτυχιακό φοιτητή, τον συν-συγγραφέα της μελέτης Shinsuke Uno, ο Yamazaki αποφάσισε να προσπαθήσει.
Όταν πέφτει μέσα στο οπτικό πεδίο του Himawari-8, ο Betelgeuse δεν είναι στην πραγματικότητα τόσο δύσκολο να το δει κανείς - εμφανίζεται ως μια κουκκίδα που αιωρείται ακριβώς στην άκρη του δίσκου της Γης. Επωφελείται επίσης από το ότι είναι φωτεινό τόσο σε οπτικά όσο και σε υπέρυθρα μήκη κύματος, ενισχύοντας τις πιθανότητές του να εγγραφεί σε μετεωρολογικούς δορυφορικούς ανιχνευτές, οι οποίοι δεν έχουν σχεδιαστεί για αστρονομικές εφαρμογές. Αλλά απλώς η εύρεση του αστεριού σε δορυφορικές εικόνες είναι ένα πράγμα - η χρήση των δεδομένων για την πραγματοποίηση πραγματικών αστρικών μετρήσεων υψηλής ακρίβειας είναι άλλο. Η διαμάχη δεδομένων, λέει ο Yamazaki, ήταν το πιο επίπονο και χρονοβόρο μέρος της μελέτης.
Εμπνευσμένος από το αποτέλεσμα Himawari-8, ο Dupree ζήτησε τη βοήθεια του Jon Fulbright, ενός επιστήμονα βαθμονόμησης στην ομάδα ποιότητας προϊόντων για τη σειρά δορυφόρων παρακολούθησης καιρού της NASA και της NOAA Geostationary Operational Environmental Satellite-R (GOES-R), για να δει αν αυτά τα διαστημόπλοια θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αντιγραφή του. Μέχρι τη στιγμή που γράφεται αυτό το άρθρο, ο Fulbright εξακολουθεί να προσπαθεί να εξάγει πληροφορίες για τον Betelgeuse από τα δεδομένα GOES-R και αντιμετωπίζει επαχθείς μετατροπές μονάδων και αλλαγή μεγέθους pixel που απαιτούνται για την εργασία. Τα οφέλη από τη χρήση μιας τέτοιας μη συμβατικής πηγής δεδομένων, λέει, μπορεί να μην υπερβαίνουν πάντα τα μειονεκτήματα.
«Πηγαίνω πέρα δώθε για το αν αυτό είναι κάτι που συμβαίνει μία φορά», λέει ο Fulbright. Ακριβώς όπως η ιαπωνική ομάδα, αυτός και οι συνάδελφοί του υποψιάζονται ότι για να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητές της αυτή η νέα προσέγγιση, πρέπει να αναπτυχθούν καλύτερες μέθοδοι για να γεφυρωθούν τα κενά μεταξύ μετεωρολογικών και αστρονομικών συνόλων δεδομένων. Αλλά αυτές οι πιθανές συνέργειες με την αστρονομία μπορεί να προκύψουν μόνο εάν οι νέες γενιές δορυφόρων που παρατηρούν τη Γη σχεδιαστούν έχοντας κατά νου. «Ίσως», λέει, «κάτι τέτοιο θα κάνει τις ιδέες των ανθρώπων να υλοποιηθούν».
