Astronomer producerer de første detaljerede billeder af overfladen af ​​en kæmpe stjerne

Et internationalt hold af astronomer har produceret de første detaljerede billeder af overfladen af ​​en kæmpe stjerne uden for vores solsystem, afslører et næsten cirkulært, støvfri atmosfære med komplekse områder af bevægeligt materiale, kendt som konvektionsceller eller granulat, ifølge en nylig undersøgelse.

Den kæmpe stjerne, kaldet π1Gruis, er en af ​​stjernerne i stjernebilledet Grus (latin for tranen, en type fugl), som kan observeres på den sydlige halvkugle. En udviklet stjerne i den sidste store fase af livet, π1Gruis er 350 gange større end Solen og ligner, hvad vores sol vil blive til ved slutningen af ​​sin levetid om fem milliarder år. At studere denne stjerne giver forskerne indsigt i den fremtidige aktivitet, Solens egenskaber og udseende.

Konvektion, overførsel af varme på grund af massebevægelsen af ​​molekyler i gasser og væsker, spiller en stor rolle i astrofysiske processer, som energitransport, pulsering og vind. Solen har omkring to millioner konvektionsceller, der typisk er 2, 000 kilometer på tværs, men teoretikere mener, at gigantiske og supergigantiske stjerner kun bør have nogle få store konvektionsceller på grund af deres lave overfladetyngdekraft. Bestemmelse af konvektionsegenskaberne for de fleste udviklede og supergigantiske stjerner, såsom størrelsen af ​​granulat, har været udfordrende, fordi deres overflader ofte er skjult af støv.

I dette studie, forskerne opdagede, at overfladen af ​​kæmpestjernen π1Gruis havde et komplekst konvektivt mønster, og det typiske granulat målte 1,2 x 10^11 meter vandret eller 27 procent af stjernens diameter. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Natur .

"Det er første gang, vi har sådan en kæmpe stjerne, der er utvetydigt afbildet med det niveau af detaljer, " sagde Dr. Fabien Baron, assisterende professor ved Institut for Fysik og Astronomi ved Georgia State University. "Årsagen er, at der er en grænse for de detaljer, vi kan se baseret på størrelsen af ​​det teleskop, der blev brugt til observationerne. Til dette papir, vi brugte et interferometer. Lyset fra flere teleskoper kombineres for at overvinde grænsen for hvert teleskop, dermed opnå en opløsning svarende til den for et meget større teleskop."

Stjernen π1Gruis blev observeret med PIONIER instrumentet, som har fire kombinerede teleskoper, i Chile i september 2014. Baron, som har specialiseret sig i at lave billeder, brugte interferometriske data, billedrekonstruktionssoftware og algoritmer til at komponere billeder af stjernens overflade. Interferometri er relativt nyt for astronomi, og Georgia State's Center for High Angular Resolution Astronomy array var den første facilitet, der brugte interferometri til at afbilde en stjerne, der ligner Solen i 2007.

Denne undersøgelse var også den første til at bekræfte teorier om egenskaberne af granulat på kæmpestjerner.

"Disse billeder er vigtige, fordi størrelsen og antallet af granulat på overfladen faktisk passer meget godt til modeller, der forudsiger, hvad vi skal se, " sagde Baron. "Det fortæller os, at vores modeller af stjerner ikke er langt fra virkeligheden. Vi er sandsynligvis på rette vej til at forstå den slags stjerner."

De detaljerede billeder viste også forskellige farver på stjernens overflade, som svarer til varierende temperaturer. En stjerne har ikke den samme overfladetemperatur hele vejen igennem, og dens overflade giver vores eneste ledetråde til at forstå dens indre. Når temperaturerne stiger og falder, jo varmere, mere flydende områder bliver lysere farver (såsom hvide), og jo køligere, mere tætte områder bliver mørkere farver (såsom rød).

I fremtiden, forskerne vil gerne lave endnu mere detaljerede billeder af gigantiske stjerners overflade og løbende følge udviklingen af ​​disse granula, i stedet for kun at få snapshot-billeder.