ALMAs billede af en rød kæmpestjerne giver et overraskende glimt af solens fremtid

Et Chalmers-ledet hold af astronomer har for første gang observeret detaljer på overfladen af ​​en aldrende stjerne med samme masse som solen. ALMAs billeder viser, at stjernen er en kæmpe, dens diameter dobbelt så stor som Jordens bane omkring solen; de rapporterer, at stjernens atmosfære er påvirket af kraftfulde, uventede chokbølger. Forskningen blev offentliggjort i Natur astronomi .

Holdet, ledet af Wouter Vlemmings fra Chalmers Tekniske Universitet, brugte Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) til at lave de skarpeste observationer endnu af en stjerne med samme oprindelige masse som solen. De nye billeder viser for første gang detaljer på overfladen af ​​den røde kæmpe W Hydrae, 320 lysår væk i stjernebilledet Hydra.

W Hydrae er et eksempel på en AGB-stjerne (asymptotisk kæmpegren). Sådanne gamle stjerner er seje, lyse, og taber masse via stjernevinde. Navnet stammer fra deres position på det berømte Hertzsprung-Russell-diagram, som klassificerer stjerner efter deres lysstyrke og temperatur.

"For os, det er vigtigt at studere ikke kun hvordan røde kæmper ser ud, men hvordan de ændrer sig, og hvordan de så galaksen med de elementer, der er ingredienserne i livet. Ved at bruge ALMAs antenner i deres højeste opløsningskonfiguration, vi kan nu lave de mest detaljerede observationer nogensinde af disse seje og spændende stjerner, siger Wouter Vlemmings.

Stjerner som solen udvikler sig over tidsskalaer på mange milliarder år. Når de når alderdommen, de bliver større, køligere og mere tilbøjelige til at miste masse i form af stjernevinde. Stjerner fremstiller vigtige elementer som kulstof og nitrogen. Når de når det røde kæmpe stadium, disse elementer frigives i rummet, klar til brug i efterfølgende generationer af nye stjerner.

ALMA:s billeder giver det klareste billede endnu af overfladen af ​​en rød kæmpe med en masse, der ligner solen. Tidligere skarpe billeder har vist detaljer om meget mere massive, røde supergigantiske stjerner som Betelgeuse og Antares. Observationerne har også overrasket forskerne. Tilstedeværelsen af ​​en uventet kompakt og lys plet viser, at stjernen har overraskende varm gas i et lag over stjernens overflade, en kromosfære.

"Vores målinger af den lyse plet tyder på, at der er kraftige chokbølger i stjernens atmosfære, der når højere temperaturer, end de nuværende teoretiske modeller for AGB-stjerner forudsiger, " siger Theo Khouri, astronom på Chalmers og medlem af teamet.

En alternativ mulighed er mindst lige så overraskende - at stjernen undergik en kæmpe opblussen, da observationerne blev foretaget. Forskerne udfører nu nye observationer, både med ALMA og andre instrumenter, for bedre at forstå W Hydraes overraskende atmosfære. Observationer som disse, ved at bruge ALMAs højeste opløsningskonfiguration, er udfordrende, men også givende, forklarer teammedlem Elvire De Beck, også astronom på Chalmers. "Det er ydmygende at se på vores billede af W Hydrae og se dens størrelse sammenlignet med Jordens kredsløb. Vi er født af materiale skabt i stjerner som denne, så for os er det spændende at have udfordringen med at forstå noget, som så fortæller os både om vores oprindelse og vores fremtid, " hun siger.

Resultaterne blev præsenteret i papiret "Den chok-opvarmede atmosfære af en asymptotisk kæmpe grenstjerne løst af ALMA, " offentliggjort online i Natur astronomi .