Когда дело доходит до взгляда за пределы нашей Солнечной системы, астрономам часто приходится выдвигать теорию о том, чего они не знают, основываясь на том, что они делают. Короче говоря, они должны полагаться на то, что мы изучили, изучая Солнце и планеты из нашей собственной Солнечной системы, чтобы делать обоснованные предположения о том, как другие звездные системы и их соответствующие тела формировались и развивались.
Например, астрономы многое узнали от нашего Солнца о том, что конвекция играет важную роль в жизни звезд. До сих пор они не могли проводить детальные исследования поверхностей других звезд из-за их расстояний и скрывающих факторов. Тем не менее, впервые в истории международная группа ученых недавно создала первые подробные изображения поверхности красной гигантской звезды, расположенной примерно в 530 световых годах от нас.
Исследование недавно появилось в научном журналеПрирода под названием «Большие грануляционные клетки на поверхности гигантской звезды ru Gruis». Исследование проводилось под руководством Клаудии Паладини из Университета им. Брюсселя и включало представителей Европейской южной обсерватории, Софийского-Антиполисского университета, Университета штата Джорджия, Университета Гренобля в Альпах, Университета Упсалы, Венского университета и Университета. Эксетер.
Ради своего исследования команда использовала прибор Precision Integrated-Optics для ближней инфракрасной визуализации (PIONIER) на интерферометре очень большого телескопа (VLTI) ESO для наблюдения звезды, известной как Π¹ Gruis. Расположен в 530 световых годах от Земли в созвездии Груса (rane Журавль), Π1 Груис крутой красный гигант. Масса такой же, как у нашего Солнца, но в 350 раз больше и в несколько тысяч раз ярче.
В течение десятилетий астрономы стремились узнать больше о свойствах конвекции и эволюции звезд, изучая красных гигантов. Это то, что происходит со звездами главной последовательности, когда они исчерпали свое водородное топливо и расширились до сотен раз их нормального диаметра. К сожалению, изучение конвективных свойств большинства сверхгигантских звезд было сложной задачей, поскольку их поверхности часто закрыты пылью.
После получения интерферометрических данных на Π1 Затем, в сентябре 2014 года, команда Gruis использовала программное обеспечение и алгоритмы реконструкции изображений для составления изображений поверхности звезды. Это позволило команде определить закономерности конвекции звезды, выделив ее «гранулы», большие зернистые пятна на поверхности, которые указывают на вершину конвективной ячейки.
Это был первый раз, когда такие изображения были созданы, и представляют собой большой прорыв, когда дело доходит до нашего понимания того, как звезды стареют и развиваются. Доктор Фабьен Барон, доцент в Университете штата Джорджия и соавтор исследования, объяснил:
«Это первый раз, когда мы имеем такую гигантскую звезду, которая однозначно представлена с таким уровнем детализации. Причина в том, что есть предел в деталях, которые мы можем видеть на основании размера телескопа, используемого для наблюдений. Для этой статьи мы использовали интерферометр. Свет от нескольких телескопов объединяется, чтобы преодолеть предел каждого телескопа, таким образом достигая разрешения, эквивалентного разрешению гораздо большего телескопа ».
Это исследование особенно важно, потому что Π1 Груис в последней крупной фазе жизни и напоминает, как будет выглядеть наше Солнце в конце его жизни. Другими словами, когда наше Солнце исчерпает свое водородное топливо примерно через пять миллиардов лет, оно значительно расширится и станет звездой красного гиганта. В этот момент он будет достаточно большим, чтобы охватить Меркурий, Венеру и, возможно, даже Землю.
В результате изучение этой звезды даст ученым понимание будущей деятельности, характеристик и появления нашего Солнца. Например, наше Солнце имеет около двух миллионов конвективных ячеек, которые обычно имеют диаметр 2000 км (1243 миль). Основываясь на своем исследовании, команда оценивает, что поверхность Π1 Грюйс имеет сложный конвективный паттерн с гранулами размером около 1,2 х 10 ^ 8 км (62,137,119 миль) по горизонтали или 27 процентов от диаметра звезды.
Это согласуется с предсказаниями астрономов, согласно которым у гигантских и сверхгигантских звезд должно быть всего несколько больших конвективных ячеек из-за их низкой поверхностной гравитации. Как указал барон:
«Эти изображения важны, потому что размер и количество гранул на поверхности действительно очень хорошо подходят для моделей, которые предсказывают то, что мы должны видеть. Это говорит нам о том, что наши модели звезд не далеки от реальности. Мы, вероятно, на правильном пути, чтобы понять такие звезды ».
Подробная карта также показала различия в температуре поверхности, которые были очевидны из разных цветов на поверхности звезды. Это также согласуется с тем, что мы знаем о звездах, где изменения температуры указывают на процессы, которые происходят внутри. По мере повышения и понижения температуры более горячие, более текучие области становятся ярче (выглядят белыми), а более холодные и плотные области становятся темнее (красные).
Заглядывая в будущее, Паладини и ее команда хотят создать еще более детальные изображения поверхности гигантских звезд. Основная цель этого состоит в том, чтобы иметь возможность непрерывно следить за эволюцией этих гранул, а не просто получать снимки разных моментов времени.
Из этих и подобных исследований мы не только узнаем больше о формировании и эволюции различных типов звезд в нашей Вселенной; мы также уверены, что сможем лучше понять, для чего нужна наша Солнечная система.
