Et nyt spin på Betelgeuses kogende overflade

Ved hjælp af denne teknik opdagede astronomer et dipolært radialt hastighedskort på det ydre lag af Betelgeuse:Halvdelen af ​​stjernen ser ud til at nærme sig os, og den anden halvdel ser ud til at vige tilbage. Denne observation førte sammen med tidligere undersøgelser til den fortolkning, at Betelgeuse hurtigt roterer.

Denne fortolkning ville have været et klart tilfælde, hvis Betelgeuse var en perfekt rund sfære. Imidlertid er overfladen af ​​Betelgeuse en levende verden, styret af en fysisk proces kaldet konvektion. Vi kan observere konvektion i vores daglige liv, når vi koger vand, men i Betelgeuse er denne proces meget voldsommere:De kogende bobler kan være lige så store som Jordens kredsløb om solen og dække en stor del af Betelgeuses overflade. De stiger og falder med en hastighed på op til 30 km/s, hurtigere end noget bemandet rumfartøj.

Baseret på dette fysiske billede har et internationalt hold ledet af Jing-Ze Ma, Ph.D. studerende ved Max Planck Institute for Astrophysics tilbyder nu en alternativ forklaring til Betelgeuses dipolære hastighedskort:Betelgeuses kogende overflade efterligner rotation. En klynge af kogende bobler rejser sig på den ene side af stjernen, og en anden gruppe bobler synker på den anden side. På grund af ALMA-teleskopets begrænsede opløsning vil sådanne konvektive bevægelser blive sløret i faktiske observationer, hvilket ville resultere i det dipolære hastighedskort.

Værket er publiceret i The Astrophysical Journal Letters .

Holdet udviklede en ny efterbehandlingspakke til at producere syntetiske ALMA-billeder og submillimeterspektre fra deres hydrodynamiske 3D-strålingssimuleringer af ikke-roterende røde superkæmpestjerner. I 90 % af simuleringerne ville stjernen blive fortolket som at rotere med adskillige km/s simpelthen på grund af de store kogende bevægelser på overfladen, som ikke tydeligt ses i ALMA-teleskopet.

Yderligere observationer er nødvendige for bedre at vurdere den hurtige rotation af Betelgeuse, og holdet lavede forudsigelser for fremtidige observationer med højere rumlig opløsning. Heldigvis har andre astronomer allerede foretaget højere opløsningsobservationer af Betelgeuse i 2022. De nye data analyseres lige nu, hvilket vil sætte forudsigelserne på prøve og hjælpe med at afsløre Betelgeuses maske.

"De fleste stjerner er bare bittesmå lyspunkter på nattehimlen. Betelgeuse er så utrolig stor og nærliggende, at den med de allerbedste teleskoper er en af ​​de meget få stjerner, hvor vi rent faktisk observerer og studerer dens kogende overflade. Den føles stadigvæk. lidt ligesom en science fiction-film, som om vi har rejst dertil for at se den tæt på,« siger medforfatter Selma de Mink (direktør ved Max Planck Instituttet for astrofysik). "Og resultaterne er så spændende. Hvis Betelgeuse trods alt roterer hurtigt, så tror vi, at den må være blevet spundet op efter at have spist en lille ledsagerstjerne, der kredsede om den."

"Der er så meget, vi stadig ikke forstår om gigantiske kogende stjerner som Betelgeuse," siger medforfatter Andrea Chiavassa, astronom ved CNRS. "Hvordan fungerer de egentlig? Hvordan mister de masse? Hvilke molekyler kan dannes i deres udstrømninger? Hvorfor blev Betelgeuse pludselig mindre lysstærk? Vi arbejder meget hårdt på at gøre vores computersimuleringer bedre og bedre, men vi har virkelig brug for de utrolige data fra teleskoper som ALMA."

Flere oplysninger: Jing-Ze 竟泽 Ma 马 et al, Roterer Betelgeuse virkelig? Syntetiske ALMA-observationer af storstilet konvektion i 3D-simuleringer af røde supergiganter, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad24fd

Leveret af Max Planck Society