Sterren evolueren meestal niet snel genoeg voor mensen om te merken dat ze binnen één leven veranderen. Zelfs honderd levens zijn niet voldoende - astronomische processen zijn gewoon te traag. Maar niet altijd. Er zijn enkele fasen van stellaire evolutie die snel gebeuren, en als ze dat doen, kunnen ze worden gevolgd. Een nieuw artikel dat vorige week op ArXiv werd geplaatst, maakt gebruik van astronomische waarnemingen die zijn gevonden in oude Romeinse teksten, middeleeuwse astronomische logs en manuscripten uit de Chinese Han-dynastie om de recente evolutie van verschillende heldere sterren te traceren, waaronder de rode superreus Antares en Betelgeuze:een van de meest dynamische sterren aan onze hemel. Met observaties uit het hele historische record suggereert het artikel dat Betelgeuze onlangs door de Hertzsprung-kloof is gegaan, de overgangsfase tussen een hoofdreeksster en zijn huidige classificatie als een rode superreus.

Als je alle sterren aan de nachtelijke hemel zou onderzoeken op hun kleur en helderheid, zou je zien dat de meeste sterren binnen een duidelijk patroon vallen dat bekend staat als de hoofdreeks (de waterstofverbrandingsfase van het leven van een ster), met een kleiner aantal van sterren die binnen een tweede categorie reuzen vallen (stervende sterren die alle waterstof in hun kernen hebben opgebruikt). Sterren op deze manier onderzoeken en ze in een grafiek uitzetten, wordt een Hertzsprung-Russell-diagram genoemd en het is een handig hulpmiddel om de evolutie van sterren te begrijpen. Een van de belangrijkste kenmerken van het diagram is een duidelijke kloof tussen de hoofdreeks en gigantische sterren, bekend als de Hertzsprung-kloof. Deze kloof betekent niet echt dat er geen sterren binnen die kloof bestaan, maar eerder dat sterren daar niet lang blijven. Het is een overgangsfase, die in een paar duizend jaar kan worden overschreden, wat betekent dat het zeldzaam is om een ​​ster in het midden van de fase te vangen - vandaar de opening in het diagram.

Met een beetje geluk zou deze kortstondige overgangsfase theoretisch kunnen worden waargenomen binnen de geschreven historische gegevens van de mensheid, voor een willekeurig aantal sterren.

De belangrijkste kandidaten voor een dergelijk onderzoek zijn heldere, nabije rode superreuzen die met het blote oog zichtbaar zijn, wat betekent dat ze vóór moderne telescopische lenzen hadden kunnen worden waargenomen en bestudeerd. Enkele ideale voorbeelden zijn Antares, een variabele rode superreus in het sterrenbeeld Schorpioen, en Betelgeuze (de rechterschouder van Orion), een ongeveer 10 miljoen jaar oude ster die niet langer waterstof verbrandt in zijn kern. Tegen het einde van zijn leven wordt verwacht dat Betelgeuze ergens in de komende 100.000 jaar zal exploderen in een dramatische supernova (astronomisch gezien is dat niet erg lang).

De meeste van onze kennis over deze sterren is afkomstig van moderne waarnemingen. Moderne teledetectietechnieken zijn echter niet perfect en het is waardevol om meerdere redundante methoden te hebben voor het berekenen van fasen van stellaire evolutie. Het historische record kan daarom helpen de voorspellingen van de moderne astrofysica te bevestigen of te beperken.

Het historische bewijs:Betelgeuze in transitie en een onveranderlijke Antares

Een belangrijke markering van de overgang over de Hertzsprung-kloof is een verandering in kleur naar het roodachtige uiteinde van het spectrum. Als zodanig zouden historische beschrijvingen van Betelgeuze of Antares die iets anders dan rood aanduiden duiden op een recente overgang.

Je zou geneigd kunnen zijn om historische teksten af ​​te doen als potentieel misleidend of onnauwkeurig - bovendien is een vage beschrijving van een ster als 'roodachtig' niet erg wetenschappelijk gezien volgens de huidige normen. Maar de echte waarde van historische documenten ontstaat wanneer oude schrijvers vergelijkingen maken tussen verschillende astronomische objecten:bijvoorbeeld Betelgeuze met Saturnus of Antares met Mars. Dat soort uitspraken geven ons een veel beter meetbare, zij het nog benaderende, dataset om mee te werken, omdat we dezelfde vergelijkingen aan de hemel van vandaag kunnen maken met moderne apparatuur.

Dit is precies het soort gegevens dat de auteurs van het artikel, onder leiding van Ralph Neuhäuser (AIU Jena), konden vinden. Ze groeven in een verscheidenheid aan historische gegevens en ontdekten verschillende vroege beschrijvingen van heldere superreuzen zoals Betelgeuze en Antares. Een van de belangrijkste bronnen voor Betelgeuze was 'De Astronomica', een Romeinse tekst die wordt toegeschreven aan Gaius Julius Hyginus (64 v. Chr. - 17 n.Chr.), de bewaarder van de Palatijnse bibliotheek tijdens het bewind van Augustus Caesar. "De Astronomica" stelt, in een letterlijke vertaling, dat "de ster van de zon... het lichaam is groot [d.w.z. helder], en kleur/kleuring vurig/brandend; vergelijkbaar met die ster die zich in de rechterschouder van Orion [d.w.z. Betelgeuze] bevindt... Velen hebben gezegd dat deze ster [de ster] van Saturnus is."

Even terzijde, de traditie om Saturnus 'de ster van de zon' te noemen, zoals Hyginus doet, kan worden teruggevoerd tot in de vroege Babylonische teksten, en kan zijn ontstaan ​​omdat de beweging van Saturnus aan de hemel de meest stabiele van alle planeten is, en zijn synodische periode (zijn schijnbare beweging in de lucht) komt nauw overeen met de lengte van het zonnejaar. Hyginus beschrijft de kleur van Betelgeuze als Saturnus-achtig, wat duidelijk niet rood is (Mars zou de voor de hand liggende vergelijking zijn voor een rode ster). Dit suggereert dat Betelgeuze bijna tweeduizend jaar geleden misschien nog niet in zijn huidige levensfase als rode superreus was beland.

Een tweede Romeinse bron van een eeuw later, de Almagest, vermeldt de helderste rode sterren aan de hemel - inclusief Antares - maar Betelgeuze ontbreekt opvallend in de lijst.

Ondertussen schreef Sima Qian (145–87 v. Chr.), een 'senior archivaris' in de West-Chinese Han-dynastie, over de hele wereld een verhandeling over hemellichamen genaamd de Tianguan shu. In dit manuscript beschrijft Sima Qian Betelgeuze als geel, terwijl Antares rood was. Dit bevestigende verslag uit een geheel andere cultuur versterkt de argumenten voor een kleurverschuiving in Betelgeuze gedurende de laatste 2000 jaar.

Bijna 1000 jaar later beschreef Ibn Qutayba (828–889), een islamitische geleerde van het Abbasidische kalifaat, Betegeuse als roodachtig, evenals astronoom Tycho Brahe (1546–1601) een paar eeuwen later nog. Mondelinge traditie van inheemse Hawaiianen beschrijft Betelgeuze ook als rood. Deze drie voorbeelden karakteriseren de ster duidelijk anders dan hun oudere soortgenoten, en meer in lijn met moderne waarnemingen.

In de loop van de opgetekende geschiedenis, als we deze verhalen mogen geloven, lijkt Antares constant helderrood te zijn gebleven, wat Betelgeuze van geel naar rood heeft veranderd.

Conclusies trekken:de uitdagingen van de historische astronomie

Het combineren van geschiedenis met astronomie kan waardevolle inzichten opleveren in de recente (astronomisch gesproken) evolutie van de nachtelijke hemel, maar het is geen perfecte wetenschap en moet zorgvuldig worden gedaan. Een van de uitdagingen van deze methodologie is de moeilijkheid om oude teksten nauwkeurig te dateren. De meeste oude manuscripten zijn niet bewaard gebleven in het origineel, maar als kopieën die door de eeuwen heen zijn getranscribeerd in kloosters, bibliotheken en scriptoriums. Als zodanig kunnen de exacte data onzeker zijn en kunnen werken ten onrechte aan auteurs worden toegeschreven. Er is bijvoorbeeld een kans dat "De Astronomica" ten onrechte wordt toegeschreven aan Hyginus, en eigenlijk een 2e-eeuws document is, niet een 1e, omdat het een deel van zijn structuur lijkt te ontlenen aan de 2e-eeuwse Almagest. Het goede nieuws is dat, op astronomische schaal, een eeuw of twee, geven of nemen, niet veel uitmaakt.

Een tweede ding dat moderne onderzoekers zou kunnen doen struikelen, betreft de culturele invloeden die de taal van oude auteurs vormgeven. De Tianguan Shu groepeert bijvoorbeeld sterkleuren in vijf categorieën:rood, blauw, geel, zwart en wit. Deze kleuren komen niet echt overeen met visuele beschrijvingen ("zwarte" sterren zijn letterlijk niet logisch, hoewel het "donker" of "donker" kan betekenen). In plaats daarvan komen de vijf kleuren uit de Chinese Wuxing-filosofie, waarin de kleuren overeenkomen met vijf elementen (aarde, hout, metaal, vuur en water) die cyclische veranderingen in de natuur, politiek en menselijke fysiologie onderstrepen. Wuxing-kleurgroepen zijn geen betrouwbare markers van objectieve waarnemingstinten. Desalniettemin vertegenwoordigen ze verschillende categorieën die ter vergelijking kunnen worden gebruikt - rode sterren zijn bijvoorbeeld duidelijk anders dan blauwe sterren. Dit betekent dat de plaatsing van Betelgeuze in een andere categorie dan Antares waarschijnlijk een reëel waargenomen verschil weerspiegelt, zelfs als de exacte tint van elke categorie onbekend is.

Oude tekst vergelijken met moderne waarnemingen:wat weten we?

Moderne schattingen suggereren dat Betelgeuze zich al minstens een paar duizend jaar in de rode superreusfase van zijn levenscyclus bevindt, en dat kan wel 140.000 jaar zijn geweest (beste schattingen schatten het op ongeveer 40.000 jaar). De historische gegevens suggereren dat de waarheid in het recentere einde van dat bereik zou kunnen liggen. Hoewel het geen sluitend bewijs is, moet het historische record ook niet lichtvaardig worden weggegooid.

De moderne astronomische kennis, om Isaac Newton te parafraseren, 'staat immers op de schouders van reuzen:' ons huidige begrip is alleen mogelijk dankzij de inzichten die generaties voor ons hebben gemaakt. Uit de geschriften en mondelinge geschiedenissen die ze hebben achtergelaten, kunnen onze voorouders ons misschien nog iets leren. + Verder verkennen

Studie van gegevens van weersatelliet bevestigt theorieën over het dimmen van Betelgeuze in 2019