Видимая поверхность Солнца неравномерна и претерпевает изменения. Вещество в конвективной зоне непрерывно перемешивается, формируя на поверхности изменчивый ячеистый рисунок. Характеризуется ли подобное поведение и других звезд? Впервые удалось создать таймлапс «бурлящей» поверхности удаленной звезды.
Звезды напоминают пламенные лампы. Массивные пузыри газа, нагретые в центре, поднимаются к поверхности, охлаждаются и опускаются вниз. Благодаря этому тяжелые элементы, такие как углерод и азот, создающиеся в ядре, распределяются по всему объему звезды. Такой перенос энергии внутри звезды имеет огромное значение на разных стадиях развития светило. Ученые также предполагают, что это «перемешивание» — конвекция — участвует в образовании звездного ветра, уносящего эти тяжелые элементы в космос, где из них формируются другие звезды и планеты.
Процессы конвекции лучше всего изучены в Солнце. На поверхности красных супергигантов и звёзд меньшей массы удалось заметить признаки перемешивания. Для построения моделей и выводов необходимо понимать размер и продолжительность существования этих «рисунков» на поверхности звёзд разного типа и возраста. Поэтому астрономы стремятся увидеть динамику изменений.
Впервые разглядетьВ 2017 году с помощью инструмента PIONIER, объединяющего данные с четырёх восьмиметровых телескопов комплекса VLT, на поверхности звезды вне Солнечной системы удалось обнаружить гранулы. Объектом изучения стал стареющий красный гигант Пи¹ Журавля, расположенный примерно в 530 световых лет от Земли.
В ходе нового исследования астрономы из Технического университета Чалмерса несколько недель наблюдали за далекой звездой с помощью комплекса радиотелескопов ALMA. В результате удалось смонтировать таймлапс изменений на поверхности звезды и впервые зафиксировать её динамику.
Наблюдения были направлены на красный гигант R Золотой Рыбы спектрального класса M, находящийся на поздней стадии эволюции. Звезда расположена примерно в 200 световых годах от нас в направлении созвездия Золотая Рыба в южном полушарии неба. Выбор неслучайный — это самая большая по видимому размеру звезда на небе после Солнца.
По массе гигант R Золотой Рыбы сравним с Солнцем (0,7-1 солнечной массы), но по радиусу примерно в 353 раза больше нашей звезды. Авторы нового исследования уточнили это значение по данным наблюдений ALMA. В общем, так будет выглядеть Солнце через пять миллиардов лет.
Исследуя данные ALMA с июля-августа 2023 года, учёные обнаружили на поверхности звезды R Золотой Рыбы структуры размером примерно 0,72 астрономических единиц, что в 75 раз больше диаметра Солнца.
По динамике структур на поверхности звезды «Золотая Рыбка» можно предположить, что живут около 33 земных дней. Это меньше ожидаемого учёными на основе движения гранул на Солнце. Вероятно, причиной является большая возрастная разница между звездами.
Полученные значения отличаются от расчетов. Формулы для расчетов получены для звезд с большей температурой и сильным гравитационным притяжением на поверхности. Пока нет моделей, способных воспроизвести конвекцию на поверхности звёзд в поздней стадии эволюции. Новые данные о R Золотой Рыбы могут быть использованы для построения таких моделей.
«Такой способ демонстрировать бурлящую поверхность настоящей звезды впервые стал возможен. Не ожидали получать данные такой точности, чтобы увидеть столько деталей конвекции на поверхности звезды», — сказал Вутер Влеммингс. Wouter Vlemmingsглавный автор исследования, профессор Технического университета Чалмерса (Швеция), опубликовал статью своей команды. опубликована в журнале Nature.
Ранее исследователи предполагали, что быстрое вращение звезды вокруг своей оси – оптический обман из-за смещения конвективных ячеек на поверхности. Сейчас эту гипотезу опровергли: астрономы наблюдают за звездой более шести лет, и «рисунок» ее поверхности меняется быстрее, как показала новая научная работа.