При помощи Очень Большого Телескопа астрономы впервые выполнили прямые наблюдения структуры грануляции на поверхности звезды вне Солнечной системы — π1 Журавля, красного гиганта, заканчивающего свой жизненный цикл. Об этом рассказывается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории (ESO). На изображении различимы конвекционные ячейки, покрывающие поверхность этой гигантской – в 350 раз больше Солнца – звезды. Поперечник каждой ячейки около 120 миллионов километров, что больше четверти диаметра звезды.
Звезда π1 Журавля – холодный красный гигант, который находится в 530 световых годах от Земли. Масса ее примерно такая же, как у Солнца, но она в 350 раз больше по размерам и в несколько тысяч раз ярче. Примерно через пять миллиардов лет наше Солнце тоже увеличится в размерах и превратится в такого же красного гиганта.
Международная группа астрономов под руководством Клаудии Паладини (Claudia Paladini) из ESO воспользовалась приемником PIONIER на Очень Большом Телескопе ESO, чтобы выполнить более детальные, чем когда-либо прежде, наблюдения π1 Журавля. Оказалось, что на поверхности звезды находится всего несколько конвективных ячеек, или гранул, каждая из которых имеет поперечник около 120 миллионов километров. Одна такая гранула заняла бы все пространство от Солнца до Венеры. Гранулы образуются конвективными потоками в плазме, из которой состоит звезда. Плазма разогревается в центре звезды, расширяется и поднимается к поверхности, где остывает, становясь более темной и плотной, а затем вновь опускается в звездные недра. Этот процесс продолжается миллиарды лет и играет главную роль во многих астрофизических явлениях, в том числе в переносе энергии, пульсациях, звездном ветре.
На новом изображении, полученном с приемником PIONIER, различимы конвекционные ячейки, покрывающие поверхность этой гигантской звезды. Поперечник каждой ячейки около 120 миллионов километров, что больше четверти диаметра звезды. Фото: ESO
Первая стадия программы термоядерного синтеза старой звезды π1 Журавля закончилась давным-давно, когда в ее недрах выгорел весь водород. По мере того, как ослабевала выделяемая энергия, звезда сжималась, а это в свою очередь привело к ее разогреву до температуры выше 100 миллионов градусов. Тогда началась следующая фаза ее эволюции: теперь из гелия синтезировались более тяжелые атомы, такие как углерод и кислород. Очень горячее ядро звезды стало раздувать ее внешние слои, пока звезда не стала в сотни раз больше, чем была вначале. Теперь она превратилась в переменного красного гиганта. Рассмотреть детали поверхности такой звезды до сих пор никому еще не удавалось.
Для сравнения надо напомнить, что фотосфера Солнца состоит из примерно двух миллионов конвективных ячеек диаметром всего около 1500 километров. Гигантское различие в размерах конвективных ячеек двух звезд можно частично объяснить различными значениями их поверхностной гравитации. Масса π1 Журавля всего в полтора раза больше солнечной, а по размеру звезда многократно превышает Солнце. В результате на ее поверхности сила тяготения гораздо ниже, почему и образовалось всего нескольких огромных гранул.
Звезды с массой больше восьми солнечных заканчивают свой жизненный цикл взрывом сверхновой, а менее массивные, такие, как π1 Журавля, постепенно сбрасывают свои внешние оболочки, коорые образуют красивые планетарные туманности. И действительно, при более ранних исследованиях π1 Журавля на расстоянии в 0.9 световых лет от нее была найдена оболочка, по-видимому, сброшенная около 20 000 лет назад.
Звезда остается красным гигантом сравнительно недолго – всего несколько десятков тысяч лет, что исчезающе мало по сравнению с общей продолжительностью ее существования в несколько миллиардов лет. Выполненные наблюдения дают нам новый метод исследования этой краткой фазы звездной эволюции.
Новые результаты на этой неделе публикуются в журнале Nature.