Komunikat prasowy

Astronomowie śledzą bąble na powierzchni gwiazdy w najbardziej szczegółowym wideo w historii

11 września 2024

Po raz pierwszy astronomowie uzyskali obrazy gwiazdy innej niż Słońce w szczegółach wystarczających do śledzenia ruchów bąbli gazu na jej powierzchni. Obrazy gwiazdy R Doradus otrzymano w lipcu i sierpniu 2023 roku przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), teleskopu należącego m.in. do Europejskiiego Obserwatorium Południowego (ESO). Pokazują gigantyczne, gorące bąble gazu, 75 razy większe niż Słońce, pojawiające się na powierzchni i tonące z powrotem we wnętrzu gwiazdy szybciej niż się spodziewano.

Po raz pierwszy możemy pokazać w ten sposób bulgoczącą powierzchnię prawdziwej gwiazdy,” [1] mówi Wouter Vlemmings, profesor Chalmers University of Technology (Szwecja), pierwszy autor badań opublikowanych dzisiaj w Nature. „Nie spodziewaliśmy się danych o tak wysokiej jakości, że możemy zobaczyć wiele szczegółów konwekcji na powierzchni gwiazdy.”

Gwiazdy wytwarzają energię w swoich wnętrzach poprzez fuzję jądrową. Energia ta może być unoszona w stronę powierzchni gwiazdy w wielkich, gorących bąblach gazu, które następnie ochładzają się i toną – tak jak w lampie lawowej. Ten mieszający ruch, znany jako konwekcja, przemieszcza przez gwiazdę ciężkie pierwiastki uformowane we wnętrzu, takie jak węgiel i azot. Uważa się, iż mechanizm ten jest odpowiedzialny także za wiatry gwiazdowe, które unoszą te pierwiastki w kosmos, aby tworzyć nowe gwiazdy i planety.

Do tej pory ruchy konwekcyjne nigdy nie były szczegółowo śledzone w gwiazdach innych niż Słońce. Przy pomocy ALMA, zespół był w stanie uzyskać wysokiej rozdzielczości obrazy powierzchni R Doradus w okresie miesiąca. R Doradus to czerwony olbrzym o średnicy prawie 350 razy większej niż Słońce, znajdujący się 180 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Złotej Ryby. Jej wielki rozmiar i bliskość w stosunku do Ziemi czynią ją idealnym celem dla szczegółowych obserwacji. Co więcej, masa gwiazdy jest podobna do masy Słońca, co oznacza, że R Doradus jest prawdopodobnie dość podobna do tego, jakim obiektem Słońce stanie się za pięć miliardów lat, gdy przejdzie w fazę czerwonego olbrzyma.

„Konwekcja tworzy piękną ziarnistą strukturę na powierzchni Słońca, ale trudno ją dostrzec na innych gwiazdach” dodaje Theo Khouri, naukowiec z Chalmers współautor badań. „Dzięki ALMA jesteśmy teraz w stanie nie tylko bezpośrednio zobaczyć granule konwekcyjne – o rozmiarach 75 razy większych niż nasze Słońce! – ale także zmierzyć po raz pierwszy, jak szybko się poruszają.”

Granule R Doradus wydają się poruszać w jednomiesięczym cyklu, czyli szybciej niż naukowcy spodziewali się na podstawie wiedzy, jak konwekcja działa na Słońcu. „Na razie nie wiemy jaka jest przyczyna różnicy. Wydaje się, że konwekcja zmienia się, gdy gwiazda starzeje się, w sposób którego jeszcze nie rozumiemy” dodaje Vlemmings. Obserwacje takie, jak wykonane dla R Doradus pomagają nam zrozumieć, jak zachowują się gwiazdy takie jak Słońce, nawet gry rozrosną się do chłodnego, wielkiego i bulgoczącego obiektu, jak R Doradus.

“To spektakularne, że możemy teraz uzyskiwać bezpośrednie obrazy szczegółów powierzchni tak odległych gwiazd i obserwować fizykę, która dotąd była głównie obserwowalna tylko na Słońcu” podsumowuje Behzad Bojnodi Arbab, doktorant w Chalmers, który także był zaangażowany w badania.

Uwagi

[1] Bąble konwekcyjne obserwowano już wcześniej w szczegółach na powierzchni gwiazd, w tym przy pomocy instrumentu PIONIER na Interferometrze Bardzo Dużego Teleskopu (VLT). Jednak nowe obserwacje ALMA śledzą ruch bąbli w sposób, który nie był możliwy wcześniej

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „One month convection timescale on the surface of a giant evolved star”, który ukaże się w Nature (doi:10.1038/s41586-024-07836-9).

Skład zespołu badawczego: W. Vlemmings (Chalmers University of Technology, Szwecja [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers) oraz M. Maercker (Chalmers).

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of ESO, the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA. 

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.    

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia ALMA
• Dla dziennikarzy: subscribe to receive our releases under embargo in your language
• Dla naukowców: got a story? Pitch your research

Kontakt

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel.: +46 31 772 63 54
E-mail: wouter.vlemmings@chalmers.se

Theo Kouri
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel.: +46 31 772 6022
E-mail: theo.khouri@chalmers.se

Behzad Bojnodi Arbab
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
E-mail: bojnordi@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych