Ogromne bąble na powierzchni gwiazdy R Doradus. Są 75 razy większe od Słońca

Astronomowie po raz pierwszy uchwycili obrazy gwiazdy innej niż Słońce z wystarczającą rozdzielczością, aby dostrzec szczegóły na jej powierzchni. To pozwoliło na obserwacje ogromnych bąbli gorącej plazmy, 75 razy większych od naszego Słońca, które pojawiają się na jej powierzchni i zapadają z powrotem do wnętrza.

Międzynarodowy zespół astronomów w lipcu i sierpniu ubiegłego roku wykorzystał radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) znajdujący się chilijskich Andach do obserwacji gwiazdy R Doradus. To czerwony olbrzym znajdujący się około 180 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Złotej Ryby. Na powierzchni gwiazdy uczeni dostrzegli ogromne bąble gorącej plazmy, ponad 75 razy większe od naszego Słońca.

Wyniki oraz opis obserwacji ukazał się na łamach pisma "Nature" (DOI: 10.1038/s41586-024-07836-9).

- To pierwszy raz, kiedy bulgocząca powierzchnia gwiazdy może zostać pokazana w taki sposób - mówi Wouter Vlemmings, profesor na Uniwersytecie Technologicznym Chalmersa w Szwecji i główny autor badania. - Nigdy nie spodziewaliśmy się, że dane będą tak wysokiej jakości, że będziemy mogli zobaczyć tak wiele szczegółów konwekcji na powierzchni gwiazdy - dodaje.

Gwiazdy wytwarzają energię w swoich jądrach w procesach syntezy jądrowej. Energia ta może być przenoszona w kierunku powierzchni gwiazdy w ogromnych, gorących bańkach plazmy, które następnie stygną i opadają. Dokładnie tak jak w lampie lawowej. Ten ruch mieszania, znany jako konwekcja, rozprowadza ciężkie pierwiastki utworzone w jądrze gwiazdy, takie jak węgiel i azot, po całej gwieździe. Uważa się również, że jest on odpowiedzialny za wiatry gwiazdowe, które roznoszą te pierwiastki dalej w kosmos. To z nich powstają nowe gwiazdy i planety.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Bąble, czy bardziej komórki konwekcyjne były już wcześniej szczegółowo obserwowane na powierzchni gwiazd. Jednak nowe obserwacje przy pomocy sieci radioteleskopów ALMA śledzą ich ruch w sposób, który wcześniej nie był możliwy. Do tej pory nigdy nie śledzono szczegółowo ruchów konwekcyjnych w gwiazdach innych niż Słońce.

R Doradus to czerwony olbrzym o średnicy około 350 razy większej od średnicy Słońca. Znajduje się około 180 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Złotej Ryby. Mimo że jest znacznie większy od Słońca, to ma mniej więcej taką samą masę. Oznacza to, że jego zewnętrzne warstwy są luźniej związane z gwiazdą, a komórki konwekcyjne, które przemieszczają plazmę znacznie bardziej zmieniają jego powierzchnię. Do tego stopnia, że ​​są widoczne z odległości 180 lat świetlnych.

Jego duży rozmiar i bliskość Ziemi sprawiają, że jest idealnym celem do szczegółowych obserwacji. Badacze wskazują, że R Doradus obecnie wygląda podobnie do tego, jak Słońce będzie wyglądało z około pięć miliardów lat, gdy stanie się czerwonym olbrzymem.

- Konwekcja tworzy piękną ziarnistą strukturę widoczną na powierzchni naszego Słońca, ale trudno ją zobaczyć na innych gwiazdach - mówi Theo Khouri z Uniwersytetu Technologicznego Chalmersa, współautor badania. - Dzięki ALMA mogliśmy nie tylko bezpośrednio zobaczyć komórki konwekcyjne o rozmiarze 75 razy większym od naszego Słońca, ale także po raz pierwszy zmierzyć, jak szybko się poruszają – dodaje.

Komórki konwekcyjne R Doradus wydają się poruszać w cyklu miesięcznym, co jest szybsze, niż naukowcy oczekiwali na podstawie tego, jak działa konwekcja na Słońcu. - Nie wiemy jeszcze, co jest przyczyną tej różnicy. Wydaje się, że konwekcja zmienia się wraz ze starzeniem się gwiazdy w sposób, którego jeszcze nie rozumiemy - mówi Vlemmings. - Obserwacje takie jak te, które obecnie prowadzimy, pomagają nam zrozumieć, jak zachowują się gwiazdy takie jak Słońce, gdy stają się tak chłodne, duże i pęcherzykowate jak R Doradus - zaznacza.

- To spektakularne, że teraz możemy bezpośrednio obrazować szczegóły na powierzchni gwiazd tak odległych i obserwować fizykę, która do tej pory była głównie obserwowalna tylko na naszym Słońcu – podsumowuje Behzad Bojnodi Arbab, który również brał udział w badaniach.

Źródło: ESO, New Scientist, fot. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.