Betelgeuse หรือชื่อทางการว่า Alpha Orionis เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่ผู้คนทั่วโลกรู้จักดี เพราะมันคือดาวแดงยักษ์ (Red Supergiant) ที่อยู่ในกลุ่มดาวนายพราน และสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในยามค่ำคืน เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าทั้งหมด เป็นเป้าหมายของการศึกษาทางดาราศาสตร์มายาวนานนับศตวรรษ แต่ล่าสุด การค้นพบใหม่อาจทำให้ภาพจำที่เรามีต่อ Betelgeuse ต้องเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง เมื่อนักดาราศาสตร์เสนอว่ามันอาจไม่ได้อยู่ตัวเดียวในห้วงอวกาศ หากแต่มี “ดาวคู่” หรือ “Binary” ที่โคจรรอบมันอยู่ตลอดเวลากว่า 6 ปีต่อรอบ
การค้นพบนี้มาจากการศึกษาของทีมวิจัยจาก NASA และ Caltech ที่เผยแพร่ใน The Probable Direct-Imaging Detection of the Stellar Companion to Betelgeuse งานวิจัยนี้ใช้ข้อมูลจากการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ Gemini North บนยอดเขา Maunakea ในฮาวาย ซึ่งมีความสูงเหนือระดับน้ำทะเลกว่า 4,200 เมตร และได้รับการสนับสนุนโดยตรงจาก National Science Foundation ของสหรัฐอเมริกา
อุปกรณ์ที่ใช้ในการค้นพบนี้ชื่อว่า “Alopeke” ซึ่งเป็นอุปกรณ์บันทึกสัญญาณจากวัตถุบนท้องฟ้าที่ติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดกระจก 8 เมตร ถ่ายภาพความละเอียดสูงแบบ Speckle Imaging ใช้เทคนิคการถ่ายภาพหลายพันเฟรมสั้น ๆ ประมาณ 10-60 มิลลิวินาที เพื่อลดผลกระทบจากบรรยากาศโลก จากนั้นนำข้อมูลทั้งหมดมาประมวลผลด้วย Fourier Transformation เพื่อใช้โมเดลทางคณิตศาสตร์สร้างภาพที่ใกล้เคียงขีดจำกัดของ Diffraction Limit หรือขีดจำกัดทางกายภาพของความละเอียดหรือ Resolution ที่กล้องหรือกล้องโทรทรรศน์สามารถมองเห็นได้ อธิบายง่าย ๆ คือ ไม่ว่ากล้องจะดีแค่ไหน มันจะมองวัตถุเล็ก ๆ ที่อยู่ใกล้กันเกินกว่าระยะหนึ่งไม่ได้ เพราะแสงจากวัตถุสองจุดจะ “เบลอ” จนแยกกันไม่ออก
Betelguse เป็นที่สนใจอย่างมากในช่วงหลังปี 2020 ที่เกิดเหตุการณ์ Great Dimming ที่ Betelgeuse ลดความสว่างลงอย่างผิดปกติ ซึ่งเราคิดถึงช่วงนั้นมากและมันสนุกมากอยากให้ย้อนกลับไปอ่าน Betelgeuse ยังไม่ระเบิดหรอก สรุปทุกอย่างที่เรารู้ และ สรุปคลายข้อสงสัย Betelgeuse สว่างลดลง ข้อมูลจากฮับเบิลเผย เพียงแค่มีฝุ่นบัง จนทำให้คนที่รอดู Betelgeuse ระเบิดต้องแยกย้ายกลับบ้านไป ในขณะที่นักดาราศาสตร์ทีมอื่น ๆ ยังคงเฝ้าสังเกตถึงพฤติกรรมหลาย ๆ อย่างของมันอยู่ เพื่อไขปริศนาการมีตัวตนของดาว Companion การสังเกตการณ์เกิดขึ้นสองช่วงคือในเดือนกุมภาพันธ์ 2020 ซึ่งเป็นช่วง Great Dimming และในเดือนธันวาคม 2024 ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ทำนายว่า Companion จะอยู่ในตำแหน่ง Elongation สูงสุด หรือจุดที่ห่างจากตัว Betelgeuse มากที่สุดเมื่อมองจากโลก ซึ่งก็จะช่วยให้เราสังเกตการณ์มันได้ง่ายขึ้น
ทำไมเราจึงคิดว่า Betelguse น่าจะเป็นดาวคู่แต่แรก
อย่างที่เราทราบกันดี การที่ดาวฤกษ์อยู่ร่วมกันเป็นคู่ไม่ใช่เรื่องแปลกอะไรในเอกภพนี้ งานวิจัยดาราศาสตร์เชิงสังเกตจำนวนมาก พบว่ากว่า 50% ของดาวฤกษ์มวลมาก มักจะอยู่ในระบบดาวคู่หรือระบบหลายดาว โดยเฉพาะดาวประเภท O และ B ซึ่งมีอัตราการอยู่เป็น Binary สูงถึง 70–80% เลยทีเดียว แม้แต่ดาวคล้ายดวงอาทิตย์ก็มีโอกาสเป็น Binary ถึงประมาณ 1 ใน 3 ของจำนวนทั้งหมด ซึ่งหมายความว่า ในสเกลจักรวาล “ดาวเดี่ยว” อาจเป็นข้อยกเว้นมากกว่ากฎ และการพิจารณาว่าดาวฤกษ์ใดมี Companion หรือไม่ จึงไม่ใช่แค่คำถามทางทฤษฎี แต่เป็นหัวใจของการเข้าใจวิวัฒนาการของดาว ระบบดาวเคราะห์ และซูเปอร์โนวา โดยเราเคยเล่าเรื่องนี้ไปใน สรุปแล้วดวงดาวในจักรวาล อยู่เป็นคู่หรืออยู่อย่างโดดเดี่ยว
แนวคิดว่า Betelgeuse อาจเป็นดาวคู่เป็นคำถามที่อยู่ในวงการดาราศาสตร์มานานกว่าศตวรรษ โดยมีการเสนอครั้งแรกในบริบทของ Spectroscopic Binary ตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ในงานวิจัยชื่อ Radial Velocity and Astrometric Evidence for a Close Companion to Betelgeuse ในช่วงปลายปี 2024 ได้มีการนำข้อมูลกว่า 100 ปีของการวัด Radial Velocity, ความสว่างในแถบตามองเห็น, และตำแหน่งเชิงมุมของ Betelgeuse มารีวิเคราะห์ใหม่
นักวิจัยพบว่าแม้ Betelgeuse จะมีการเปลี่ยนแปลงแบบ Stochastic จาก Convection หรือการไหลเวียนที่รุนแรงในชั้นบรรยากาศและการเต้นแบบ Quasiperiodic ตามคาบ Pulsation หลักหลายร้อยวัน แต่ยังมีสัญญาณชัดเจนของการเปลี่ยนแปลงในระดับ Long Secondary Period หรือ LSP หรือ รูปแบบของความแปรปรวนในแสงของดาวฤกษ์ที่ยังไม่สามารถอธิบายได้แน่ชัดด้วยกลไกภายในดาวเพียงอย่างเดียว โดย LSP ที่คำนวณออกมาได้นั้นอยู่ที่ประมาณ 5.78 ปี
ข้อมูลดังกล่าวตรงกันทั้งในชุดข้อมูลตำแหน่งและความเร็วแนวเล็ง นี่คือสัญญาณที่สื่อถึง “แรงดึงดูดแบบแฝง” ที่ไม่ได้เกิดจากพฤติกรรมของดาวดวงเดียว และทีมวิจัยก็เสนอว่าสิ่งที่น่าจะอยู่เบื้องหลังคือ Companion ที่มีมวลน้อยกว่ามันมากและโคจรอยู่ห่างจากศูนย์กลางของ Betelgeuse เพียงสองเท่าของรัศมีมันเอง เรียกได้ว่าแทบจะ “จมอยู่ในบรรยากาศ” ของยักษ์แดงดวงนี้
และหากแบบจำลองนี้ถูกต้องจริง มันไม่ได้จบแค่เรื่องดาวคู่ แต่หมายถึงว่า อีกไม่เกิน 10,000 ปี ดาวลูกคู่นี้จะถูกกลืนโดย Betelgeuse กลายเป็นซูเปอร์โนวาที่มีความรุนแรงสูงมาก ๆ และกลายเป็นดาวนิวตรอนคู่ในอนาคต ทั้งหมดนี้อาจเกิดขึ้นกับดาวที่เราคุ้นตาที่สุดในท้องฟ้าโดยที่เราเพิ่งจะเข้าใจมันอย่างจริงจังวันนี้เอง
ความพยายามในการแยกแสงเพื่อหาดาวคู่ที่ถูกแย่งซีนโดยแสงของดาวแม่
ในการศึกษาช่วงปี 2020 นักวิจัยไม่พบวัตถุใด ๆ ใกล้ Betelgeuse ซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองที่บอกว่า Companion ควรถูกบดบังอยู่ด้านหลังดาวหลัก แต่ในปี 2024 เพียง 3 วันหลังจากช่วง Elongation ทีมงานพบสัญญาณของวัตถุจาง ๆ ที่ตำแหน่งห่างจาก Betelgeuse ไปประมาณ 52 Milliarcseconds ที่มุม 115 องศาตะวันออกของทิศเหนือ โดยมีความสว่างจางกว่าถึง 6 Magnitude ในช่วงความยาวคลื่น 466 นาโนเมตร หรือในแถบสีฟ้าของแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้
การตรวจจับวัตถุดังกล่าวแม้จะมีระดับความเชื่อมั่นเพียง 1.5 Sigma เท่านั้น (แปลว่าโอกาสที่สิ่งที่เราเห็นจะเกิดขึ้น “โดยบังเอิญ” Noise หรือ Background Fluctuation ยังสูงอยู่ถึงประมาณ 13–14% หรือเราเชื่อได้ประมาณ 80%) แต่ตำแหน่ง มุม ความสว่าง และเวลาที่ปรากฏล้วนตรงเป๊ะกับหลายเปเปอร์ก่อนหน้าที่ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่าง Hubble ใน Betelgeuse, Betelgeuse, Betelgeuse, Betel-buddy? Constraints on the dynamical companion to α Orionis from HST ซึ่งเคยศึกษา Betelgeuse มาอย่างต่อเนื่องในช่วงหลายปีที่ผ่านมา โดยพวกเขาเสนอว่า Betelgeuse อาจมี Companion ที่มวลประมาณ 0.6-2 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา โคจรในระยะห่างประมาณ 0.06 Arcsec และเป็นต้นเหตุของพฤติกรรม Photometric Modulation ที่มีคาบยาว 6 ปี ซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการสั่นของตัวดาวตามปกติ
และแน่นอนว่างานวิทยาศาสตร์ที่ดี ต้องพยายาม Counter มันให้ได้ว่ามันไม่ได้มาจากอย่างอื่นแน่ ๆ โดยทีมงานพยายามตัดข้อสงสัยว่า Detection นี้อาจเป็นดาวฉากหลังหรือดาวเบื้องหน้าที่โผล่มาตรงตำแหน่งพอดี โดยใช้ข้อมูล Proper Motion ของ Betelgeuse ซึ่งเคลื่อนที่ไปทางตะวันออกเฉียงเหนือกว่า 0.12 Arcsec ตลอดช่วง 4 ปีที่ผ่านมา หากวัตถุดังกล่าวเป็นดาวฉากหลัง มันควรจะถูกแยกเห็นชัดเจนตั้งแต่ในปี 2020 แล้ว แต่กลับไม่มีสัญญาณใด ๆ จึงเป็นไปได้สูงว่าวัตถุนี้เป็นวัตถุที่โคจรรอบ Betelgeuse จริง ไม่ได้เป็นดาวอื่นมาก่อกวน
ลักษณะทางกายภาพ และการถกเถียงถึงขนาดที่แท้จริง
การวิเคราะห์ค่าความสว่างใน Filter B-band ประมาณการว่าดาวดวงนี้มี Absolute Magnitude อยู่ที่ประมาณ 2.4 บวกลบไม่เกิน 1 ซึ่งเมื่อนำไปวางบน Isochrone ของดาวที่มีอายุประมาณ 10 ล้านปี จะได้ค่ามวลประมาณ 1.6 เท่าของดวงอาทิตย์ และอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 7400 เคลวิน แต่ด้วยค่าความไม่แน่นอนของความสว่างที่บวกลบถึง 1 Magnitude ทำให้ยังเปิดกว้างว่าดาวดวงนี้อาจมีมวลต่ำกว่านั้นมาก
บางวิจัยในช่วงปี 2024 งานเช่น A Buddy for Betelgeuse: Binarity as the Origin of the Long Secondary Period in α Orionis ใช้ข้อมูลจาก FUV และ X-ray constraints ประเมินว่าดาว Companion อาจมีมวลแค่ 0.4-0.6 เท่าของดวงอาทิตย์เท่านั้น และอาจเป็นดาว Pre-Main-Sequence ที่ยังไม่เข้าสู่สถานะสมดุลสมบูรณ์ เหมือนเป็น “เด็กกำลังโต” ก่อนที่จะเข้าสู่ Main Sequence หรือช่วงที่ดาวผลิตพลังงานจากปฏิกิริยา ฟิวชันของไฮโดรเจนในแกนกลางอย่างเสถียร ซึ่งเป็นช่วงที่ยาวที่สุดในชีวิตของดาวฤกษ์ทั่วไป
หากการค้นพบนี้ได้รับการยืนยันในรอบ Elongation ถัดไปในปี 2027 หรือด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่กว่าที่ ณ ตอนนี้กำลังอยู่ระหว่างก่อสร้าง เช่น Extremely Large Telescope หรือ ELT ของยุโรป และ Thirty Meter Telescope หรือ TMT ของสหรัฐฯ นี่จะเป็นครั้งแรกที่เรายืนยันการมีอยู่ของ Companion ในระบบ Red Supergiant ที่ใกล้โลกที่สุดอย่าง Betelgeuse ได้สำเร็จ
มากไปกว่านั้น การค้นพบนี้ยังตอกย้ำความแข็งแกร่งของโครงสร้างวิจัยดาราศาสตร์ในสหรัฐอเมริกา ที่ไม่ใช่แค่ด้าน Space Telescope หรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่าง Hubble, James Webb แต่รวมถึงการลงทุนในกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินบนยอดเขาสูง การพัฒนาเทคโนโลยีการถ่ายภาพความละเอียดสูง การวางระบบการเก็บข้อมูลระยะยาว โดยข้อมูลหลายชิ้น เป็นการรวบรวมมาตั้งแต่ยุคของหอดูดาว Lick Observatory และ Wilson Observatory ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของพัฒนาการด้านดาราศาสตร์ในสหรัฐอเมริกา
การค้นพบว่าจริง ๆ แล้วมีคู่นะ ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่เกิดขึ้นเป็นปกติ
เหตุการณ์ที่นักดาราศาสตร์ค้นพบว่าดาวฤกษ์ที่เราคิดว่าเป็น “ดาวเดี่ยว” มาตลอด จริง ๆ แล้วเป็นระบบดาวคู่นั้นไม่ใช่เรื่องใหม่ และเคยเกิดขึ้นกับดาวที่โด่งดังหลายดวงในประวัติศาสตร์ เช่นกรณีของ Sirius ดาวที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้ายามค่ำคืน The discovery of Sirius B: a case of strategy or serendipity ได้บันทึกว่าในปี 1844 นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Friedrich Bessel สังเกตเห็นความผิดปกติเล็ก ๆ ในตำแหน่งของ Sirius เมื่อเวลาผ่านไป และตั้งสมมติฐานว่าอาจมีวัตถุมืด ๆ บางอย่างโคจรร่วมอยู่ด้วย แม้ว่าตอนนั้นจะยังไม่มีเทคโนโลยีที่สามารถมองเห็น Companion ได้โดยตรง กระทั่งในปี 1862 Alvan Clark ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัยที่สุดในยุคนั้นถ่ายภาพ Sirius B ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก มันคือดาวแคระขาว หรือ White Dwarf ที่จางจนแทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ทั้งที่อยู่ใกล้โลกเพียง 8.6 ปีแสง และเป็นเพื่อนร่วมทางของดาวฤกษ์ที่คนทั้งโลกรู้จักมานานหลายพันปี
การค้นพบลักษณะนี้ทำให้นักดาราศาสตร์เริ่มตระหนักว่า ท้องฟ้าที่เรามองเห็นด้วยตาเปล่าอาจซ่อนระบบซับซ้อนกว่าที่เราคิดไว้มาก และทุกการตรวจจับด้วยเทคโนโลยีใหม่ ๆ ก็มีโอกาสเปลี่ยนความเข้าใจพื้นฐานของเราไปอย่างสิ้นเชิง เหมือนที่ Betelgeuse กำลังทำอยู่ในตอนนี้
Betelgeuse เป็นเหมือน “ยักษ์แดง” ที่ยืนอยู่ในใจกลางความเข้าใจของมนุษย์ต่อจักรวาลมาเนิ่นนานนับแต่ยุคบรรพบุรุษของเรา และวันนี้ เราเพิ่งรู้ว่าเรายังไม่รู้จักมันดีพอเลยด้วยซ้ำ ดาวที่เคยดูเหมือนอยู่ตัวเดียว อาจกำลังเลี้ยงดูเพื่อนร่วมทางที่ซ่อนตัวอยู่ในเงาแสงของมันมาตลอด 10 ล้านปีที่ผ่านมา และนั่นอาจหมายความว่า เราอาจต้องกลับไปแก้หนังสือเรียนดาราศาสตร์ แอพดูดาว ในช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมาก ๆ ว่าเรากำลังจะพูดได้เต็มปากแล้วว่า Belegeuse หรือไหล่ของนายพรานนั้น แท้จริงแล้วเป็นดาวสองดวง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
