Raugoties ārpus mūsu Saules sistēmas, astronomi bieži ir spiesti teorēt par to, ko viņi nezina, pamatojoties uz to, ko viņi dara. Īsāk sakot, viņiem jāpaļaujas uz to, ko esam iemācījušies pētīt Sauli un planētas no mūsu pašu Saules sistēmas, lai izdarītu izglītotus minējumus par to, kā veidojās un attīstījās citas zvaigžņu sistēmas un to attiecīgie ķermeņi.
Piemēram, astronomi no mūsu saules ir daudz iemācījušies, kā konvekcijai ir liela loma zvaigžņu dzīvē. Līdz šim viņi attāluma un aizēnojošo faktoru dēļ nav spējuši veikt detalizētus citu zvaigžņu virsmu pētījumus. Tomēr vēsturiskā vēsturē starptautiska zinātnieku komanda nesen izveidoja pirmos detalizētos sarkanās milzu zvaigznes virsmas attēlus, kas atrodas aptuveni 530 gaismas gadu attālumā.
Pētījums nesen parādījās zinātniskajā žurnālāDaba ar virsrakstu “Lielas granulācijas šūnas milzu zvaigznes Gru¹ Gruis virsmā”. Pētījumu vadīja Klaudija Paladini no Bruxelles Université libre, un tajā piedalījās locekļi no Eiropas Dienvidu observatorijas, Nicas Sophia-Antipolis Université, Džordžijas štata universitātes, Grenoble Alpes universitātes, Upsalas universitātes, Vīnes universitātes un Universitātes. no Ekseteras.
Sava pētījuma nolūkā komanda izmantoja ESO ļoti lielā teleskopa interferometra (VLTI) instrumentu Precision Integrated-Optics Near-Infrared Imaging ExpeRiment (PIONIER), lai novērotu zvaigzni, kas pazīstama kā Gru¹ Gruis. Atrodas 530 gaismas gadu attālumā no Zemes Grusa (The Crane) zvaigznājā, Π1 Gruis ir foršs sarkans gigants. Lai arī tā ir tāda pati masa kā mūsu saule, tā ir 350 reizes lielāka un vairākus tūkstošus reižu tik spilgta.
Gadu desmitiem astronomi ir centušies uzzināt vairāk par zvaigžņu konvekcijas īpašībām un evolūciju, pētot sarkanos milžus. Tās ir galvenās secības zvaigznes, kad tās ir iztērējušas savu ūdeņraža degvielu un izplešas, lai simtiem reižu palielinātu parasto diametru. Diemžēl izpētīt vairumam supergānu zvaigžņu konvekcijas īpašības ir bijis grūti, jo to virsmas bieži aizēno putekļi.
Pēc interferometrisko datu iegūšanas par Π1 Gruis 2014. gada septembrī komanda pēc tam paļāvās uz attēlu rekonstrukcijas programmatūru un algoritmiem, lai sastādītu zvaigznes virsmas attēlus. Tas ļāva komandai noteikt zvaigznes konvekcijas modeļus, atlasot tās “granulas” - lielos graudainos plankumus uz virsmas, kas norāda konvektīvās šūnas augšdaļu.
Šī bija pirmā reize, kad šādi attēli tika izveidoti, un tie ir būtisks sasniegums, kad runa ir par mūsu izpratni par to, kā zvaigznes noveco un attīstās. Kā skaidroja Fabiens Barons, Džordžijas štata universitātes docents un pētījuma līdzautors:
“Šī ir pirmā reize, kad mums ir tik liela zvaigzne, kas viennozīmīgi tiek attēlota ar šāda līmeņa detaļām. Iemesls ir tas, ka ir ierobežota informācija, kuru mēs varam redzēt, pamatojoties uz novērojumiem izmantotā teleskopa izmēru. Šim rakstam mēs izmantojām interferometru. Vairāku teleskopu gaisma tiek apvienota, lai pārvarētu katra teleskopa robežu, tādējādi panākot izšķirtspēju, kas līdzvērtīga daudz lielāka teleskopa izšķirtspējai. ”
Šis pētījums ir īpaši nozīmīgs, jo Π1 Gruis pēdējā lielākajā dzīves posmā un atgādina to, kāda izskatīsies mūsu saule, kad tā būs savas dzīves beigās. Citiem vārdiem sakot, kad mūsu saule izsīks savu ūdeņraža degvielu aptuveni piecu miljardu gadu laikā, tā ievērojami paplašināsies, lai kļūtu par sarkanu milzu zvaigzni. Šajā brīdī tas būs pietiekami liels, lai ietvertu Merkuru, Venēru un varbūt pat Zemi.
Rezultātā šīs zvaigznes izpēte sniegs zinātniekiem ieskatu mūsu Saules turpmākajā darbībā, īpašībās un izskatā. Piemēram, mūsu Saulei ir aptuveni divi miljoni konvektīvo elementu, kuru diametrs parasti ir 2000 km (1243 jūdzes). Balstoties uz viņu pētījumu, komanda lēš, ka Π virsma1 Gruisam ir sarežģīts konvektīvs raksts, kura granulas horizontāli ir aptuveni 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 mi) vai 27 procentus no zvaigznes diametra.
Tas saskan ar astronomu prognozēto - milzu un supergānu zvaigznēm to zemā virsmas gravitācijas dēļ vajadzētu būt tikai dažām lielām konvektīvām šūnām. Kā norādīja barons:
Šie attēli ir svarīgi, jo granulu izmērs un skaits uz virsmas patiesībā ļoti labi sader ar modeļiem, kas paredz to, kas mums būtu jāredz. Tas mums saka, ka mūsu zvaigžņu modeļi nav tālu no realitātes. Mēs droši vien esam uz pareizā ceļa, lai saprastu šāda veida zvaigznes. ”
Detalizētajā kartē tika norādītas arī virsmas temperatūras atšķirības, kuras bija redzamas dažādās zvaigznītes krāsās. Tas atbilst arī tam, ko mēs zinām par zvaigznēm, kur temperatūras svārstības norāda uz procesiem, kas notiek iekšpusē. Temperatūrai paaugstinoties un pazeminoties, karstāki, šķidrāki laukumi kļūst gaišāki (parādās balti), savukārt vēsāki, blīvāki laukumi kļūst tumšāki (sarkani).
Raugoties nākotnē, Paladini un viņas komanda vēlas izveidot vēl detalizētākus milzu zvaigžņu virsmas attēlus. Galvenais mērķis ir spēt nepārtraukti sekot šo granulu evolūcijai, nevis tikai iegūt momentuzņēmumus par dažādiem laika momentiem.
No šiem un līdzīgiem pētījumiem mēs, iespējams, ne tikai uzzināsim vairāk par dažādu veidu zvaigžņu veidošanos un evolūciju mūsu Visumā; mēs arī esam pārliecināti, ka iegūsim labāku izpratni par to, kāda ir mūsu Saules sistēma.
