Астрономы отслеживают пузыри на поверхности звезды

Астрономы получили последовательность изображений звезды, отличной от Солнца, достаточно подробных, чтобы отслеживать движение пузырьков газа на ее поверхности. Изображения звезды R Doradus были получены с помощью телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), совладельцем которого является ESO, в июле и августе 2023 года. На этой панели показаны три из этих реальных изображений, полученных с помощью ALMA 18 июля, 27 июля и 2 августа 2023 года. Гигантские пузыри — в 75 раз больше Солнца — видимые на поверхности звезды являются результатом конвекционных движений внутри звезды. Размер орбиты Земли показан для масштаба. Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.

«Это первый раз, когда пузырьковая поверхность настоящей звезды может быть показана таким образом», — говорит Воутер Влеммингс, профессор Технологического университета Чалмерса, Швеция, и ведущий автор исследования , опубликованного в Nature. «Мы никогда не ожидали, что данные будут настолько высокого качества, что мы сможем увидеть так много деталей конвекции на поверхности звезды».

Звезды производят энергию в своих ядрах посредством ядерного синтеза. Эта энергия может быть перенесена к поверхности звезды в огромных горячих пузырях газа, которые затем остывают и тонут — как лавовая лампа.

Это перемешивающее движение, известное как конвекция, распределяет тяжелые элементы, образованные в ядре, такие как углерод и азот, по всей звезде. Также считается, что оно отвечает за звездные ветры, которые выносят эти элементы в космос для создания новых звезд и планет.

Конвекционные движения никогда не отслеживались подробно в звездах, кроме Солнца, до сих пор. Используя ALMA, команда смогла получить изображения поверхности R Doradus с высоким разрешением в течение месяца. R Doradus — это красная гигантская звезда с диаметром примерно в 350 раз больше диаметра Солнца, расположенная примерно в 180 световых годах от Земли в созвездии Золотой Рыбы.

«Конвекция создает прекрасную зернистую структуру, видимую на поверхности нашего Солнца, но ее трудно увидеть на других звездах», — добавляет Тео Хоури, исследователь из Чалмерса, который является соавтором исследования. «С ALMA мы теперь смогли не только напрямую увидеть конвективные гранулы — размером в 75 раз больше нашего Солнца, — но и впервые измерить, насколько быстро они движутся».

Гранулы R Doradus, по-видимому, движутся с месячным циклом, что быстрее, чем ожидали ученые, исходя из того, как работает конвекция на Солнце.

«Мы пока не знаем, в чем причина разницы. Похоже, что конвекция меняется по мере того, как звезда становится старше, и мы пока не понимаем, как именно», — говорит Флеммингс.

Наблюдения, подобные тем, что сейчас проводятся за R Золотой Рыбы, помогают нам понять, как ведут себя звезды, подобные Солнцу, даже когда они становятся такими холодными, большими и пузырящимися, как R Золотой Рыбы.

«Поразительно, что теперь мы можем напрямую получать изображения деталей на поверхности столь далеких звезд и наблюдать физику, которая до сих пор была доступна только нашему Солнцу», — заключает Бехзад Боджноди Арбаб, аспирант Чалмерса, который также принимал участие в исследовании.

Больше информации: Wouter Vlemmings, One month convection timescale on the surface of a giant evolved star, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07836-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07836-9

Источник: ESO