Gigantyczne bąble na powierzchni czerwonego olbrzyma

Po raz pierwszy astronomom udało się bezpośrednio zaobserwować granulację na powierzchni gwiazdy innej niż Słońce. Okazało się, że komórki konwekcyjne czerwonego olbrzyma π1 Gruis są zdecydowanie mniej liczne niż w przypadku Słońca.

Konwekcja to bardzo istotny proces w kosmosie, mający znaczenie przy transporcie energii w gwiazdach, pulsacjach, wietrze gwiazdowym, czy np. w pyłowych obłokach na powierzchniach brązowych karłów. Z konwekcją spotykamy się także na co dzień, np, gotując wodę. W gwiazdach wygląda to tak, że w centrum gwiazdy plazma nagrzewa się, ekspanduje i unosi ku powierzchni, tam ochładza się, stając się ciemniejsza i gętsza i zaczyna poruszać się z powtorem do centrum. Różne wzory w prądach konwekcyjnych widzimy na powierzchni jako granulację. Do tej pory granulację obserwowano bezpośrednio jedynie w przypadku Słońca. Teraz naukowcom udało się dostrzec granule na powierzchni innej gwiazdy.

π1 Gruis jest chłodnym czerwonym olbrzymem odległym od nas o 530 lat świetlnych. Masę ma zbliżoną do słonecznej (1,5 masy Słońca), ale promień aż 350 razy większy - bez najmniejszezgo problemu zmieściłaby się w nim orbita Ziemi. W efekcie gwiazda jest też znacznie jaśniejsza niż Słońce (kilka tysięcy razy).

Gwiazdę π1 Gruis postanowił dokładnie zbadać międzynarodowy zespół naukowcó, który kierowała Claudia Paladini z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Naukowcy wykonywali obserwacje przy pomocy instrumentu PIONIER na teleskopie VLT w Obserwatorium Paranal w Chile. Udało się uzyskać obraz gwiazdy bardziej szczegółowy niż do tej pory.

Okazało się, że na powierzchni czerwonego olbrzyma π1 Gruis występuje tylko kilka komórek konwekcyjnych (granul). Dla porównania, w przypadku Słońca jest to dwa miliony granul. Przy czym o ile słoneczne komórki konwekcyjne mają zwykle ponad 1500 kilometrów, to w przypadku π1 Gruis rozmiary pojedynczej granuli to aż 120 milionów kilometrów, co jest około jedną czwartą średnicy gwiazdy. Taka pojedyncza granula rozciągałaby się poza orbitę Wenus.

Naukowcy przypuszczają, że za różnice pomiędzy granulacją na Słońcu, a na π1 Gruis odpowiad różne przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni. Obie gwiazdy mają zbliżone masy, ale ta druga jest dużo bardziej rozległa, więc na powierzchni jest mniejsze przyspieszenie grawitacyjne.

π1 Gruis jest przykładem stadium gwiazdy, które Słońce osiągnie za kilka miliardów lat. W toku ewolucji gwiazda taka jak Słońce kończy zapasy paliwa wodorowego, na skutek czego kurczy się i rozgrzewa, co następnie powoduje rozpoczęcie innych reakcji termojądowych (syntezy helu w pierwiastki takie jak węgiel i tlen), a gwiazda rozdyma swoje zewnętrzne warstwy zwiększając swoje rozmiary nawet kilkaset razy. Mamy wtedy do czynienia z czerwonym olbrzymem. W przypadku π1 Gruis zaobserwowano także w innych, wcześniejszych badaniach, że w odległości 0,9 roku świetlnego znajduje się otoczka materii, która mogła zostac odrzucona przez gwiazdę około 20 tysięcy lat temu. To oznaki, iż gwiada znajduje się w trakcie prześcia do innej przelotnej fazy w ewolucji gwiazd - mgławicy planetarnej.

Sama gwiazda π1 Gruis należy do rzadkiego typu widmowego S. Razem z R Andromedae i R Cygni stała się prototypem tego rodzaju gwiazd o nietypowych widmach będących skutkiem procesu powolnego wychwytu neutronów (tzw. proces-s), który jest odpowiedzialny za wytwarzanie części pierwiastków cięższych niż żelazo.

π1 Gruis można dostrzec przez lortnetkę w konstelacji Żurawia. Na niebie widać parę gwiazd o kontrastujących barwach, druga nosi nazwę π2 Gruis. Przy czym sama π1 Gruis okazała się być ciaśniejszym układem podwójnym.

Więcej informacji:

Źródło: ESO

Na zdjęciu:

Obraz powierzchni gwiazdy π1 Gruis uzyskany przy pomocy instrumentu PIONIER na teleskopie VLT. Widać granulację na powierzchni gwiazdy – każda z kilku komórek konwekcyjnych ma rozmiar około 120 milionów kilometrów. Źródło: ESO.