Gigantyczne bąble na powierzchni czerwonego olbrzyma
Dodane przez jacek dnia 21/12/2017 20:22:56
Czyli gwiazdy z bliska ....

slowaKluczowe The surface of the red giant star π1 Gruis from PIONIER on the VLT
Astronomers using ESO’s Very Large Telescope have directly observed granulation patterns on the surface of a star outside the Solar System — the ageing red giant π1 Gruis. This remarkable new image from the PIONIER instrument reveals the convective cells that make up the surface of this huge star. Each cell covers more than a quarter of the star’s diameter and measures about 120 million kilometres across.
Źródło:ESO
Astronomowie wykorzystali należący do ESO teleskop VLT do pierwszych bezpośrednich obserwacji granulacji na powierzchni gwiazdy poza Układem Słonecznym – starzejącego się czerwonego olbrzyma π1 Gruis. Nowe zdjęcie z instrumentu PIONIER ukazuje komórki konwekcyjne tworzące powierzchnię tej gigantycznej gwiazdy o średnicy 350 razy większej niż rozmiary Słońca. Każda komórka pokrywa ponad jedną czwartą średnicy gwiazdy i mierzy około 120 milionów kilometrów. Nowe wyniki zostaną opublikowane w tym tygodniu w czasopiśmie „Nature”.
Treść rozszerzona

Znajdująca się 530 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Żurawia (łac. Grus), gwiazda π1 Gruis to chłodny czerwony olbrzym. Ma mniej więcej taką samą masę jak nasze Słońce, ale jest 350 razy większa i kilka tysięcy razy jaśniejsza [1]. Słońce spuchnie i stanie się podobnym czerwonym olbrzymem za około pięć miliardów lat.

Międzynarodowy zespół astronomów, którym kierowała Claudia Paladini (ESO), użył instrument PIONIER na należącym do ESO teleskopie VLT, aby zaobserwować π1 Gruis bardziej szczegółowo niż do tej pory. Okazało się, że powierzchnia tego czerwonego olbrzyma ma zaledwie kilka komórek konwekcyjnych (granul), z których każda ma rozmiary około 120 milionów kilometrów – około jednej czwartej średnicy gwiazdy [2]. Pojedyncza granula rozciągałaby się od Słońca poza orbitę Wenus. Powierzchnie – znane jako fotosfery —  wielu olbrzymich gwiazd są przesłonięte przez pył, który utrudnia obserwacje. Jednak w przypadku π1 Gruis, pomimo iż pył występuje daleko od gwiazdy, nie ma znaczącego wpływu na nowe obserwacje w podczerwieni [3].

slowaKluczowe Widefield image of the sky around π1 Gruis
This colourful image shows the sky around the bright pair of stars π1 Gruis (centre-right, very red) and π2 Gruis (centre-left, bluish-white). Just right of centre the bright spiral galaxy IC 5201 is also visible and many other fainter galaxies are scattered across this wide-field image from the Digitized Sky Survey 2.
Źródło:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Gdy π1 Gruis dawno temu wyczerpała wodór do spalania, ta starożytna gwiazda ukończyła pierwszą fazę swojego programu syntezy jądrowej. Skurczyła się, gdy zabrakło energii, co spowodowało, że się rozgrzała do ponad 100 milionów stopni. Tak ekstremalna temperatura umożliwiła następną fazę i rozpoczęła się fuzja helu w cięższe pierwiastki, takie jak węgiel i tlen. Intensywnie gorące jądro odrzuciło następnie zewnętrzne warstwy, powodując że gwiazda napęczniała setki razy przewyższając swój pierwotny rozmiar. Obecnie obserwujemy ją jako zmiennego czerwonego olbrzyma. Do tej pory powierzchnia żadnej z takich gwiazd nie była nigdy szczegółowo sfotografowana.

Dla porównania, fotosfera Słońca zawiera około dwa miliony komórek konwekcyjnych o średnicach typowo ponad 1500 kilometrów. Gigantyczna różnica w komórkach konwekcyjnych pomiędzy tymi dwoma gwiazdami może być wyjaśniona częściowo przez ich różną grawitację powierzchniową. π1 ma masę około 1,5 razy większą niż masa Słońca, ale jest dużo większa, a w efekcie ma znacznie mniejszą grawitację powierzchniową i tylko kilka ekstremalnie wielkich granul.

Podczas gdy gwiazdy znacznie masywniejsze niż osiem mas Słońca kończą swój żywot w dramatycznych wybuchach supernowych, te mniej masywne stopniowo odrzucają swoje zewnętrzne warstwy, czego efektem są piękne mgławice planetarne. Wcześniejsze badania π1 Gruis pozwoliły odkryć otoczkę materii 0,9 roku świetlnego od gwiazdy centralnej. Przypuszcza się, że materia ta została odrzucona około 20 000 lat temu. Ten względnie krótki okres w życiu gwiazdy trwa tylko kilkadziesiąt tysięcy lat – w porównaniu z całkowitym czasem życia kilku miliardów lat – a opisane obserwacje są nową metodą badania takiej przelotnej fazy czerwonego olbrzyma.

Uwagi

[1] π1 Gruis została nazwana zgodnie z systemem nazewnictwa Bayera. W 1603 r. niemiecki astronom Johann Bayer sklasyfikował 1564 gwiazd, oznaczając je greckimi literami, po których następowała nazwa ich macierzystego gwiazdozbioru (w dopełniaczu łacińskiej nazwy). Generalnie gwiazdy otrzymywały greckie litery w kolejności jasności obserwowanej z Ziemi, najjaśniejsza była oznaczana jako alfa (α). Najjaśniejsza gwiazd w konstelacji Żurawia (Grus) to w związku z tym Alfa Gruis.

π1 Gruis to interesująca para gwiazd o kontrastujących kolorach, które wydają się być blisko siebie na niebie. Druga z nich nosi logicznie nazwę π2 Gruis. Są wystarczająco jasne, aby można je było dobrze dostrzec przez lornetkę. Thomas Brisbane stwierdził w latach 30. XIX wieku, że π1 Gruis sama jest znacznie ciaśniejszym układem podwójnym. Annie Jump Cannon, uznana za twórczynię klasyfikacji harwardzkiej, jako pierwsza zwróciła uwagę na nietypowe widmo π1 Gruis w 1895 r.

[2] Granule to wzory w prądach konwekcyjnych w plazmie gwiazdy. Gdy plazma nagrzewa się w centrum gwiazdy, ekspanduje i unosi się ku powierzchni, następnie ochładza się na zewnętrznych brzegach, stając się ciemniejsza i gęstsza, co powoduje ruch powrotny w stronę centrum. Proces ten trwa przez miliardy lat I odgrywa istotną rolę w wielu procesach astrofizycznych, w tym w transporcie energii, pulsacjach, wietrze gwiazdowych i pyłowych obłokach na brązowych karłach.

[3] π1 Gruis jest jedną z najjaśniejszych członkiń rzadkiego typu S po raz pierwszy zdefiniowanego przez amerykańskiego astronoma Paula W. Merrill w celu pogrupowania razem gwiazd o podobnie nietypowym widmie. π1 Gruis, R Andromedae i R Cygni stały się prototypami tego rodzaju gwiazd. Obecnie wiadomo, iż ich nietypowe widma są wynikiem “procesu-s” lub “procesu powolnego wychwytu neutronów” — odpowiedzialnego za tworzenie połowy pierwiastków cięższych niż żelazo.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. “Large granulation cells on the surface of the giant star π1 Gruis”, C. Paladini et al., opublikowanym 21 grudnia 2017 r. w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: C. Paladini (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia; ESO, Santiago, Chile), F. Baron (Georgia State University, Atlanta, Georgia, USA), A. Jorissen (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francja), B. Freytag (Uppsala University, Uppsala, Szwecja), S. Van Eck (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), M. Wittkowski (ESO, Garching, Niemcy), J. Hron (University of Vienna, Wiedeń, Austria), A. Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nicea, Francja), J.-P. Berger (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francja), C. Siopis (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), A. Mayer (University of Vienna, Vienna, Austria), G. Sadowski (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), K. Kravchenko (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), S. Shetye (Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Bruksela, Belgia), F. Kerschbaum (University of Vienna, Vienna, Austria), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, UK) oraz S. Ramstedt (Uppsala University, Uppsala, Szwecja).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii




ESOcast 144 Light: Giant Bubbles on Red Giant Star’s Surface (4K UHD)


Ze swojej strony dodam tylko jeszcze, że gdy byłem jeszcze małym chłopcem, który zafascynował się kosmosem w astronomii panowało przekonanie, że nie będzie można nigdy zobaczyć tarczy gwiazdy, gdyż one są od nas niesłychanie daleko. Ale jak mawiał nasz słynny przyjaciel (oraz przyjaciel jej Królewskiej Mości, nigdy nie mów nigdy.

To bardzo dobrze, że te stwierdzenia się nie sprawdziły.