Хотя звезды огромны, они находятся очень далеко и выглядят как точечные источники в телескопы. Обычно вы никогда не увидите больше пикселя. Теперь астрономы использовали Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), чтобы определить детали на поверхности звезды R Doradus и отслеживать ее активность в течение 30 дней. Изображения показали гигантские, горячие пузыри газа, в 75 раз превышающие все Солнце. R Doradus в 350 раз больше нашего Солнца, но находится всего в 180 световых годах от нас.
«Это первый раз, когда пузырьковая поверхность настоящей звезды может быть показана таким образом», — сказал Воутер Влеммингс, профессор Технологического университета Чалмерса в Швеции и ведущий автор исследования, в пресс-релизе Европейской южной обсерватории (ESO). «Мы никогда не ожидали, что данные будут настолько высокого качества, что мы сможем увидеть так много деталей конвекции на поверхности звезды».
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, астрономы подробно описали, как они наблюдали R Doradus, массивную красную сверхгигантскую звезду, в течение четырех недель с 2 июля по 2 августа 2023 года. Наблюдения проводились с использованием самых длинных доступных базовых линий ALMA. Изображения показали звездный диск с заметными мелкомасштабными особенностями, которые обеспечивают структуру и движения конвекции на поверхности звезды.
Конвекция — это смешивание газа внутри звезды, когда нагретый газ из недр звезды, созданный ядерным синтезом в ядре, поднимается на поверхность, а более холодный, более плотный газ на фотосфере звезды опускается. Это непрерывное движение также распределяет тяжелые элементы, образованные в ядре, такие как углерод и азот, по всей звезде, и конвекция также считается ответственной за звездные ветры, которые переносят эти элементы в космос для создания новых звезд и планет.
«Конвекция создает прекрасную зернистую структуру, видимую на поверхности нашего Солнца, но ее трудно увидеть на других звездах», — сказал 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».
Хотя ранее конвекционные пузыри подробно наблюдались на поверхности других звезд, включая еще одно наблюдение красной гигантской звезды с использованием инструмента PIONIER на Очень Большом Телескопе-Интерферометре ESO, более высокое разрешение ALMA позволило астрономам отслеживать движение пузырьков таким образом, который был невозможен с другими телескопами.
Исследователи обнаружили, что гранулы R Золотой Рыбы, 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. Кажется, что конвекция меняется по мере того, как звезда становится старше, способами, которые мы пока не понимаем», — сказал Флеммингс. В своей статье команда написала: «Это указывает на возможную разницу между свойствами конвекции у маломассивных и массивных эволюционировавших звезд».
Красные гигантские звезды — это то, что становится со звездами главной последовательности, такими как наше Солнце, когда они исчерпывают свое водородное топливо и расширяются, становясь в сотни раз больше своего нормального диаметра. Поскольку масса R Doradus близка к массе нашего Солнца, эта красная гигантская звезда, вероятно, является хорошим примером того, как будет выглядеть наше Солнце примерно через пять миллиардов лет.
«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», — сказал Бехзад Боджноди Арбаб, аспирант Чалмерса, который также принимал участие в исследовании.
