Po raz pierwszy na wideo uchwycono wrzącą powierzchnię odległej gwiazdy

Astronomom po raz pierwszy udało się uchwycić wideo gwiazdy innej niż Słońce z wystarczającą szczegółowością, aby zobaczyć ruch gazu przepływającego po jej powierzchni. Szczegółowe obserwacje R Doradusa, czerwonego olbrzyma około 350 razy większego od naszej gwiazdy, dają wgląd w to, jak ten ostatni może wyglądać za około 5 miliardów lat. Technologia ta zapewni także możliwość badania zjawisk, które do tej pory można było zaobserwować jedynie na Słońcu.

Gwiazdy wytwarzają energię w swoich jądrach w wyniku syntezy jądrowej. Energia ta jest przenoszona na powierzchnię za pomocą prądów wstępujących, które tworzą komórki konwekcyjne, czyli ogromne pęcherzyki gorącego gazu podobne do tych, które tworzą się na powierzchni wrzącej wody. Proces ten przenosi ciężkie pierwiastki powstałe w jądrze do górnych warstw gwiazdy. Na powierzchni bąbelki ochładzają się (od 2 milionów do 5500 stopni Celsjusza), umożliwiając przenoszonemu przez nie materiałowi spłynięcie z powrotem w kierunku podstawy strefy konwekcyjnej.

Te komórki konwekcyjne są odpowiedzialne za granulację na powierzchni gwiazd, a ich średnica może wahać się od kilku tysięcy do kilku milionów kilometrów, z wciąż niejasnego powodu. Średnica czerwonych gigantycznych komórek konwekcyjnych π¹ Na przykład Gruis ma średnicę około 120 milionów kilometrów (prawie 30% średnicy samej gwiazdy), podczas gdy średnica Słońca wynosi średnio 2000 kilometrów. Astronomowie uważają, że komórki te są źródłem wiatrów gwiazdowych, które niosą materiały potrzebne do formowania nowych gwiazd w przestrzeń kosmiczną.

Jednakże ruchów tych nie udało się jeszcze szczegółowo zaobserwować w gwiazdach innych niż Słońce. ”
Konwekcja tworzy piękną ziarnistą strukturę widoczną na powierzchni naszego Słońca, ale trudną do zaobserwowania na innych gwiazdach », wyjaśnia w: A komunikat prasowy Theo Khoury z Politechniki Chalmers (w Szwecji) z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) jest współautorem nowego badania. Khoury i jego współpracownicy po raz pierwszy uchwycili te szczegóły w wysokiej rozdzielczości na odległej gwieździe.

Prędkość obrotowa dwukrotnie większa od oczekiwanej

W nowym badaniu naukowcy skupili się na R Dorados, czerwonym olbrzymie znajdującym się około 180 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Dorado (widocznym na półkuli południowej) i 350 razy większym od Słońca. Rozmiar i bliskość czynią go idealnym celem szczegółowych obserwacji. Z drugiej strony, choć jest znacznie większa, jej masa jest mniej więcej równa masie Słońca, co sugeruje, że odzwierciedla to, jak będzie wyglądać za około 5 miliardów lat, kiedy zamieni się w czerwonego olbrzyma.

Naukowcy przeprowadzili swoje obserwacje za pomocą potężnego radioteleskopu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile. Powstały film to rekonstrukcja poklatkowa R Doradusa, którą zarejestrowano w okresie od lipca do sierpnia ubiegłego roku. ” Po raz pierwszy w ten sposób można zademonstrować powierzchnię bąbelków prawdziwej gwiazdy „, mówi Wouter Flemmings, główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie
natura. Bąbelki plazmy gwiazdy uderzają w powierzchnię z taką siłą, że powierzchnia wydaje się lekko zniekształcona.

Analizując zdjęcia, naukowcy odkryli, że komórki konwekcyjne na R Doradus były 75 razy większe niż Słońce. ” Dzięki ALMA jesteśmy teraz w stanie nie tylko bezpośrednio obserwować ziarna konwekcyjne, które są 75 razy większe od naszego Słońca! -, ale także do pomiaru prędkości, z jaką poruszasz się po raz pierwszy
», mówi Khoury.

Warto zauważyć, że ziarna na powierzchni R Doradus wydają się poruszać w miesięcznym cyklu, czyli szybciej, niż można by normalnie oczekiwać na podstawie dynamiki ziaren na powierzchni Słońca. Choć przyczyny tej różnicy nie są jasne, zdaniem ekspertów, dane te wskazują, że dynamika i struktura komórek konwekcyjnych zmieniają się wraz ze starzeniem się gwiazd.

Zobacz także

Z drugiej strony, poprzednie obserwacje za pomocą ALMA pokazały, że R Doradus obraca się dwa razy szybciej niż normalnie oczekiwano w przypadku czerwonego olbrzyma. Na podstawie swoich obserwacji eksperci potwierdzili, że nie było to złudzenie optyczne wywołane przez gigantyczne komórki konwekcyjne gwiazdy (hipoteza zaproponowana wcześniej dla Betelgezy). W szczególności Flemings i jego zespół zauważają, że prędkość obrotowa R Doradus jest „mniejsza” niż okres menstruacyjny komórek konwekcyjnych, co wyklucza możliwość iluzji wywołanej przez te ostatnie.

Film przedstawiający powierzchnię wrzenia R Doradus:

źródło : natura