Når det gjelder å se utover solsystemet vårt, blir astronomer ofte tvunget til å teoretisere om det de ikke vet, basert på hva de gjør. Kort sagt, de må stole på det vi har lært om å studere solen og planetene fra vårt eget solsystem for å gjøre utdannede gjetninger om hvordan andre stjernesystemer og deres respektive kropper dannet og utviklet seg.
For eksempel har astronomer lært mye av vår sol om hvordan konveksjon spiller en viktig rolle i stjernenes liv. Til nå har de ikke vært i stand til å gjennomføre detaljerte studier av overflatene til andre stjerner på grunn av deres avstander og skjule faktorer. I en historisk først laget imidlertid et internasjonalt team av forskere de første detaljerte bildene av overflaten til en rød gigantstjerne som ligger omtrent 530 lysår unna.
Studien dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftetNatur under tittelen “Store granulasjonsceller på overflaten av kjempestjernen Π¹ Gruis”. Studien ble ledet av Claudia Paladini fra Université libre de Bruxelles og inkluderte medlemmer fra European Southern Observatory, Université de Nice Sophia-Antipolis, Georgia State University, Université Grenoble Alpes, Uppsala University, University of Vienna og University av Exeter.
For studiens skyld brukte teamet Precision Integrated-Optics Near-infrared Imaging ExpeRiment (PIONIER) instrument på ESOs Very Large Telescope Interferometer (VLTI) for å observere stjernen kjent som Π¹ Gruis. Ligger 530 lysår fra Jorden i stjernebildet Grus (The Crane), Π1 Gruis er en kul rød kjempe. Selv om det er den samme massen som solen vår, er den 350 ganger større og flere tusen ganger så lys.
I flere tiår har astronomer forsøkt å lære mer om konveksjonsegenskapene og evolusjonen til stjerner ved å studere røde kjemper. Dette er hva som blir av hovedsekvensstjerner når de har brukt opp sitt drivstoff og utvides til blir hundrevis av ganger sin normale diameter. Dessverre har det vært utfordrende å studere konveksjonsegenskapene til de fleste supergiante stjerner fordi overflatene deres ofte er tilslørt av støv.
Etter å ha innhentet interferometriske data på Π1 Gruis i september 2014, og så stolte teamet på programvare og algoritmer for rekonstruksjon av bilder for å komponere bilder av stjernens overflate. Disse gjorde det mulig for teamet å bestemme konveksjonsmønstrene til stjernen ved å plukke ut "granulatene", de store kornete flekkene på overflaten som indikerer toppen av en konvektiv celle.
Dette var første gang slike bilder er laget, og representerer et stort gjennombrudd når det gjelder vår forståelse av hvordan stjerner eldes og utvikler seg. Som Dr. Fabien Baron, en adjunkt ved Georgia State University og en medforfatter på studien, forklarte:
“Dette er første gang vi har en så gigantisk stjerne som entydig er avbildet med det nivået på detaljer. Årsaken er at det er en grense for detaljene vi kan se basert på størrelsen på teleskopet som ble brukt til observasjonene. For dette papiret brukte vi et interferometer. Lyset fra flere teleskoper kombineres for å overvinne grensen for hvert teleskop, og oppnår dermed en oppløsning som tilsvarer den for et mye større teleskop. "
Denne studien er spesielt viktig fordi Π1 Gruis i den siste store fasen av livet og ligner hvordan solen vår vil se ut når den er på slutten av levetiden. Med andre ord, når vår sol tapper ut brennstoff på omtrent fem milliarder år, vil den utvide seg betydelig til å bli en rød kjempestjerne. På dette tidspunktet vil den være stor nok til å omfatte Merkur, Venus og kanskje til og med Jorden.
Som et resultat vil studere denne stjernen gi forskere innsikt i fremtidens aktivitet, egenskaper og utseende til vår sol. For eksempel har vår sol omtrent to millioner konvektiv celler som vanligvis måler 2000 km (1243 mi) i diameter. Basert på deres studie, anslår teamet at overflaten til Π1 Gruis har et sammensatt konvektivt mønster, med granulater som måler omtrent 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 mi) horisontalt eller 27 prosent av stjernens diameter.
Dette er i samsvar med hva astronomer har spådd, som var at gigantiske og supergigantiske stjerner bare skulle ha noen få store konvektive celler på grunn av deres lave overflatevekt. Som Baron antydet:
Disse bildene er viktige fordi størrelsen og antallet granulater på overflaten faktisk passer veldig godt til modeller som forutsier hva vi bør se. Som forteller oss at stjernemodellene våre ikke er langt fra virkeligheten. Vi er sannsynligvis på rett vei til å forstå denne typen stjerner. "
Det detaljerte kartet indikerte også forskjeller i overflatetemperatur, som fremgikk av de forskjellige fargene på stjernens overflate. Dette er også i samsvar med det vi vet om stjerner, der temperaturvariasjoner indikerer prosesser som foregår inne. Når temperaturene stiger og synker, blir de varmere, mer flytende områdene lysere (ser hvite ut), mens de kjøligere, tettere områdene blir mørkere (rød).
Når vi ser fremover, ønsker Paladini og teamet hennes å lage enda mer detaljerte bilder av overflaten til gigantiske stjerner. Hovedmålet med dette er å kunne følge utviklingen av disse granulatene kontinuerlig, i stedet for bare å få øyeblikksbilder av forskjellige punkter i tid.
Fra disse og lignende studier er det ikke bare sannsynlig at vi lærer mer om dannelsen og evolusjonen av forskjellige typer stjerner i vårt univers; vi er også sikre på å få en bedre forståelse av hva solsystemet vårt er til for.
