Stjärnor utvecklas vanligtvis inte tillräckligt snabbt för att människor ska märka att de förändras inom en livstid. Inte ens hundra liv duger – astronomiska processer är alldeles för långsamma. Men inte alltid. Det finns vissa faser av stjärnutveckling som sker snabbt, och när de gör det kan de spåras. En ny tidning som publicerades till ArXiv förra veckan använder astronomiska observationer som finns i antika romerska texter, medeltida astronomiska loggar och manuskript från Kinas Han-dynasti för att spåra den senaste utvecklingen av flera ljusa stjärnor, inklusive den röda superjätten Antares och Betelgeuse:en av de mest dynamiska stjärnor på vår himmel. Med observationer från hela det historiska dokumentet antyder tidningen att Betelgeuse nyligen kan ha passerat genom Hertzsprung-gapet, övergångsfasen mellan en huvudsekvensstjärna och dess nuvarande klassificering som en röd superjätte.

Om du skulle granska alla stjärnorna på natthimlen med avseende på deras färg och ljusstyrka, skulle du se att de flesta stjärnor faller inom ett distinkt mönster som kallas huvudsekvensen (den vätebrännande fasen av en stjärnas liv), med ett mindre antal av stjärnor som faller inom en andra kategori av jättar (döende stjärnor som har förbrukat allt väte i sina kärnor). Att kartlägga stjärnor på det här sättet och plotta dem på en graf kallas ett Hertzsprung-Russell-diagram, och det är ett användbart verktyg för att förstå stjärnutvecklingen. En av nyckelfunktionerna i diagrammet är ett distinkt gap mellan huvudsekvensen och jättestjärnor, känd som Hertzsprung-gapet. Det här gapet betyder egentligen inte att stjärnor inte finns inom det gapet – utan snarare att stjärnor inte stannar där särskilt länge. Det är en övergångsfas som kan passeras på några tusen år, vilket innebär att det är sällsynt att fånga en stjärna i mitten av fasen – därav gapet i diagrammet.

Med tur kunde denna kortlivade övergångsfas teoretiskt observeras inom mänsklighetens skrivna historiska rekord, för hur många stjärnor som helst.

Nyckelkandidaterna för en sådan studie är ljusa, närliggande röda superjättestjärnor som är synliga för blotta ögat – vilket betyder att de kunde ha observerats och studerats före moderna teleskoplinser. Några idealiska exempel inkluderar Antares, en variabel röd superjätte i konstellationen Scorpius, och Betelgeuse (den högra axeln på Orion), en ungefär 10 miljoner år gammal stjärna som inte längre bränner väte i sin kärna. Närmar sig slutet av sitt liv förväntas Betelgeuse explodera i en dramatisk supernova någon gång under de kommande 100 000 åren (astronomiskt sett är det inte särskilt lång tid).

Det mesta av vår kunskap om dessa stjärnor kommer från moderna observationer. Moderna fjärranalystekniker är dock inte perfekta, och det är värdefullt att ha flera redundanta metoder för att beräkna faser av stjärnutveckling. Den historiska historiken kan därför hjälpa till att bekräfta, eller begränsa, förutsägelserna från modern astrofysik.

De historiska bevisen:Betelgeuse i övergång och en oföränderlig Antares

En nyckelmarkör för övergången över Hertzsprung-gapet är en förändring i färg mot den rödaktiga änden av spektrat. Som sådan skulle historiska beskrivningar av Betelgeuse eller Antares som betecknar något annat än rött antyda en nyligen genomförd övergång.

Du kanske är benägen att avfärda historiska texter som potentiellt vilseledande eller felaktiga – dessutom är en vag beskrivning av en stjärna som "rödaktig" inte särskilt vetenskapligt användbar med dagens standarder. Men det verkliga värdet av historiska dokument uppstår när forntida författare gör jämförelser mellan distinkta astronomiska objekt:Betelgeuse till Saturnus, eller Antares till Mars, till exempel. Den typen av påståenden ger oss en mycket mer mätbar, om än ungefärlig, datauppsättning att arbeta med, eftersom vi kan göra samma jämförelser i dagens himmel med modern utrustning.

Det är exakt den typ av data som tidningens författare, ledda av Ralph Neuhäuser (AIU Jena), kunde hitta. De grävde i en mängd olika historiska dokument och upptäckte flera tidiga beskrivningar av ljusa superjättar som Betelgeuse och Antares. En av nyckelkällorna för Betelgeuse var "De Astronomica", en romersk text som tillskrivs Gaius Julius Hyginus (64 f.Kr.-17 e.Kr.), innehavaren av Palatinerbiblioteket under Augustus Caesars regeringstid. "De Astronomica" säger, i en bokstavlig översättning, att "Solens stjärna...kropp är stor [dvs ljus] och färg/färg brinnande/brinnande; liknande den stjärna som är i högra axeln på Orion [d.v.s. Betelgeuse]... Många har sagt att denna stjärna är Saturnus [stjärnan]."

Dessutom kan traditionen att kalla Saturnus "solens stjärna", som Hyginus gör, spåras så långt tillbaka som tidiga babyloniska texter, och kan ha sitt ursprung eftersom Saturnus rörelse på himlen är den stabilaste av alla planeter, och dess synodiska perioden (dess skenbara rörelse på himlen) stämmer väl överens med solårets längd. Hyginus beskriver Betelgeuses färg som Saturnus-liknande, som tydligt inte är röd (Mars skulle vara den uppenbara jämförelsen för en röd stjärna). Detta tyder på att Betelgeuse för nästan två tusen år sedan kanske inte ännu har gått in i sitt nuvarande livsstadium som en röd superjätte.

En andra romersk källa från ett sekel senare, Almagest, listar de ljusaste röda stjärnorna på himlen – inklusive Antares – men Betelgeuse saknas påtagligt på listan.

Samtidigt, över hela världen, skrev Sima Qian (f.Kr. 145–87), en "Senior Archivist" i den västkinesiska Han-dynastin, en avhandling om himlakroppar som kallas Tianguan shu. I detta manuskript beskriver Sima Qian Betelgeuse som gul, medan Antares var röd. Denna bekräftande redogörelse från en helt annan kultur stärker argumenten för ett färgskifte i Betelgeuse under de senaste 2 000 åren.

Nästan 1 000 år senare beskrev Ibn Qutayba (828–889 e.Kr.), en islamsk lärd från det abbasidiska kalifatet, Betegeuse som rödaktig, liksom astronomen Tycho Brahe (1546–1601 e.Kr.) några århundraden senare fortfarande. Muntlig tradition från ursprungsbefolkningen Hawaiians beskriver också Betelgeuse som röd. Dessa tre exempel karaktäriserar stjärnan tydligt annorlunda än sina äldre jämnåriga, och mer i linje med moderna observationer.

Under loppet av nedtecknad historia, om man ska tro på dessa berättelser, verkar Antares ha förblivit konsekvent klarröd, vilket Betelgeuse har övergått från gult till rött.

Att dra slutsatser:utmaningarna med historisk astronomi

Att kombinera historia med astronomi kan ge värdefulla insikter i den senaste (astronomiskt sett) utvecklingen av natthimlen, men det är inte en perfekt vetenskap och måste göras försiktigt. En av utmaningarna med denna metod är svårigheten att exakt datera gamla texter. De flesta antika manuskript överlever inte i originalet, utan snarare som kopior som transkriberats under århundradena i kloster, bibliotek och scriptorium. Som sådan kan de exakta datumen vara osäkra och verk kan tillskrivas författare felaktigt. Det finns till exempel en chans att "De Astronomica" felaktigt tillskrivs Hyginus och faktiskt är ett dokument från 200-talet, inte ett 1:a århundradet, eftersom det verkar låna en del av dess struktur från Almagest från 200-talet. De goda nyheterna är, i astronomiska skala, ett eller två århundrade, ge eller ta, spelar ingen större roll.

En andra sak som kan slå upp moderna forskare är de kulturella influenser som formar språket hos antika författare. Tianguan Shu, till exempel, grupperar stjärnfärger i fem kategorier:röd, blå, gul, svart och vit. Dessa färger matchar faktiskt inte visuella beskrivningar ("svarta" stjärnor är inte mycket meningsfulla bokstavligen, även om det kan betyda "dunkelt" eller "mörkt"). Istället kommer de fem färgerna från kinesisk Wuxing-filosofi, där färgerna överensstämmer med fem element (Jord, Trä, Metall, Eld och Vatten) som understryker cykliska förändringar i naturen, politiken och mänsklig fysiologi. Wuxing-färggrupperingar är inte tillförlitliga markörer för objektiva observationstoner. Ändå representerar de distinkta kategorier som kan användas för jämförelse - röda stjärnor skiljer sig tydligt från blå stjärnor, till exempel. Detta betyder att Betelgeuses placering i en annan kategori än Antares förmodligen återspeglar en verklig observerad skillnad, även om den exakta nyansen för varje kategori är okänd.

Jämföra gammal text med moderna observationer:vad vet vi?

Moderna uppskattningar tyder på att Betelgeuse har befunnit sig i den röda superjätten av sin livscykel i åtminstone några tusen år, och kunde ha varit det så länge som 140 000 år (bästa uppskattningar säger att det är cirka 40 000 år). De historiska uppgifterna tyder på att sanningen kan ligga i den senare delen av det intervallet. Även om det inte är avgörande bevis, bör det historiska dokumentet inte lätt kasseras heller.

När allt kommer omkring står modern astronomisk kunskap, för att parafrasera Isaac Newton, "på jättarnas axlar:" vår nuvarande förståelse är endast möjlig på grund av de insikter som generationer före oss gjort. Från de skrifter och muntliga historier som de lämnade efter sig kan våra förfäder ha något att lära oss ännu. + Utforska vidare

Studie av data från vädersatelliter bekräftar teorier kring nedbländningen av Betelgeuse 2019