For første gang har astronomer set gigantiske bobler bruse op til overfladen af en stjerne ud over vores solsystem. Hver store boble er så enorm, at den ville strække sig fra vores sol til Venus.
Den røde kæmpe Pi1 Gruis.Astronomer brugte ESOs Very Large Telescope med PIONIER-instrumentet for at se de konvektive celler på dens overflade. Hver celle dækker mere end en fjerdedel af stjernens diameter og omkring 75 millioner miles (120 millioner km) på tværs. Billede via ESO.
Med blot nogle få undtagelser gennem tidspunkter, uanset om de kun bruger øjet eller teleskoper, har astronomer set stjerner som pinpunkter. Stjerner er virkelig gode kugler af roiling gasser, der skinner kraftigt ud i rummet via termonukleare reaktioner, der finder sted i deres indre. Men alle stjerner udover vores sol er så meget fjerne, at vi selv med teleskoper har haft meget få direkte glimt af deres overfladefunktioner. For første gang har astronomer direkte observeret granuleringsmønstre, forårsaget af massive konvektionsstrømme, der stiger op fra stjernens indre, på overfladen af en stjerne uden for vores solsystem. Det er ikke tilfældigt, at stjernen er en enorm en, den aldrende røde kæmpe Pi1 Gruis, hvis diameter er ca. 700 gange vores sol. Astronomerne har set de gigantiske konvektionsceller, der udgør overfladen af denne enorme stjerne. Disse nye resultater offentliggøres denne uge i det peer-reviewede tidsskrift Natur.
Disse astronomer brugte European Southern Observatory (ESO's) Very Large Telescope til at foretage denne observation sammen med et instrument kaldet PIONIER (Precision Integrated-Optics Near-infrared Imaging ExpeRiment). De sagde i deres erklæring fra ESO:
Placeret 530 lysår fra Jorden i stjernebilledet Grus (The Crane), er Pi1 Gruis en kølig rød kæmpe. Den har omtrent den samme masse som vores sol, men er 700 gange større og flere tusind gange så lys. Vores sol vil kvælde for at blive en lignende rød gigantisk stjerne om cirka fem milliarder år.
Et internationalt team af astronomer ledet af Claudia Paladini fra ESO… fandt, at overfladen på denne røde kæmpe har bare et par konvektive celler eller granulater, der hver er omkring 120 millioner km (120 millioner km) over - omkring en fjerdedel af stjernens diameter. Bare et af disse granulater strækker sig fra solen til ud over Venus. Overfladerne - kendt som fotosfærer - af mange kæmpe stjerner er skjult af støv, hvilket forhindrer observationer. I tilfælde af Pi1 Gruis, selv om støv er til stede langt fra stjernen, har det imidlertid ikke nogen betydelig indflydelse på de nye infrarøde observationer.
Da Pi1 Gruis løb tør for brint for at brænde for længe siden, ophørte denne gamle stjerne den første fase af sit kernefusionsprogram. Det krympet, da det løb tør for energi, hvilket fik det til at varme op til over 100 millioner grader. Disse ekstreme temperaturer brændte stjernens næste fase, da den begyndte at smelte helium til tungere atomer som kulstof og ilt. Denne intenst varme kerne uddrev derefter stjernens ydre lag, hvilket fik den til at ballonne hundreder af gange større end dens oprindelige størrelse. Stjernen, vi ser i dag, er en variabel rød gigant.
Indtil nu er overfladen på en af disse stjerner aldrig før blevet afbildet i detaljer.
Et stykke af vores soloverflade, der viser et solfleks og en solgranulering. Dels fordi solen er mere kompakt end Pi1 Gruis, har den millioner af konvektive celler i stedet for kun et par stykker. Billede via Hinode-rumfartøjet.
På mange måder er Pi1 Gruis som vores sol; begge er trods alt stjerner og underlagt mange af de samme processer. Men som med mennesker, kan stjerner være meget forskellige fra hinanden. Pi1 Gruis har lidt mere masse end vores sol (ca. 1,5 solmasser) og en meget større volumen, fordi den er i et mere avanceret stadium i dens udvikling. Det kan være grunden til - i modsætning til Pi1 Gruis 'få, meget store konvektive celler - vores sols fotosfære indeholder omkring to millioner konvektive celler med typiske diametre på kun 1.000 mil (1.500 km). ESO-erklæringen forklarede:
De store størrelsesforskelle i konvektiv cellerne i disse to stjerner kan delvis forklares med deres forskellige overfladetyngdekraft. Pi1 Gruis er kun 1,5 gange solens masse, men meget større, hvilket resulterer i en meget lavere overfladetyngdekraft og blot et par, ekstremt store granuler.
Uden tvivl, hvis vi kunne se Pi1 Gruis 'overflade i endnu mere detaljer, ville vi være forvirrede over dens skønhed og kompleksitet. Det er bestemt tilfældet med vores egen sol, hvis overflade er blevet afsløret for os i de seneste årtier af rumfartøjer, såsom NASAs Solar Dynamics Observatory, der fangede billederne for at gøre den betagende video nedenfor:
ESO påpegede også, at det livsfase, hvor vi ser Pi1 Gruis, er kortvarig, på stjernernes tidsplan:
Mens stjerner, der er mere massiv end otte solmasser, afslutter deres liv i dramatiske supernovaeeksplosioner, uddriver mindre massive stjerner som denne gradvist deres ydre lag, hvilket resulterer i smukke planetariske tåger. Tidligere undersøgelser af Pi1 Gruis fandt et skal med materiale 0,9 lysår væk fra den centrale stjerne, der antages at blive skubbet ud for omkring 20.000 år siden. Denne relativt korte periode i en stjerners liv varer kun et par titusinder af år - sammenlignet med den samlede levetid på flere milliarder - og disse observationer afslører en ny metode til efterforskning af denne flygtige røde gigantfase.
Videoen nedenfor, fra ESO, zoomer ind på Pi1 Gruis.
Nederste linje: For første gang har astronomer set gigantiske bobler bruse op til overfladen af en stjerne ud over vores solsystem. Stjernen er en aldrende rød gigant, Pi1 Gruis, der ligger omkring 530 lysår væk.
Kilde: Store granuleringsceller på overfladen af den gigantiske stjerne Pi1 Gruis