eso1741nb — Pressemelding

Gigantiske bobler på overflaten til en rød kjempestjerne

20. desember 2017

Astronomer har brukt ESOs Very Large Telescope til å observere granulasjonsmønstre på overflaten til en stjerne utenfor solsystemet for første gang – den gamle røde kjempen π1 Gruis. Dette bemerkelsesverdige nye bildet fra PIONIER-instrumentet avslører de konvektive cellene som utgjør overflaten av denne store stjernen, som har 350 ganger Solens diameteren. Hver celle dekker mer enn en fjerdedel av stjernens diameter og måler rundt 120 millioner kilometer på tvers. Disse nye resultatene blir publisert i tidsskriftet Nature denne uken.

Den kalde røde kjempestjernen π1 Gruis ligger 530 lysår fra Jorden i stjernebildet Grus (Tranen). Stjernen har omtrent samme masse som Solen, men er 350 ganger større og flere tusen ganger så lyssterk [1]. Solen vår vil svulme til å bli en lignende rød kjempestjerne om rundt fem milliarder år.

Et internasjonalt team av astronomer ledet av Claudia Paladini (ESO) brukte PIONIER-instrumentet på ESOs Very Large Telescope for å observere π1 Gruis i større detalj enn noen gang før. De fant at overflaten til denne røde kjempen bare har noen få konvektive celler, eller granulerer, som hver er ca. 120 millioner kilometer på tvers – omtrent en fjerdedel av stjernens diameter [2]. Dette er stort nok til at én granule vil strekke seg fra Solen til Venus. Overflaten til mange kjempestjerner – kalt fotosfæren – er skjult av støv, som hindrer observasjoner. I π1 Gruis sitt tilfelle har ikke støvet som er tilstede langt fra stjernen noen signifikant effekt på de nye infrarøde observasjonene [3].

Da π1 Gruis gikk tom for hydrogen å forbrenne for lenge siden, var denne gamle stjernen ferdig med den første fasen av sitt fusjonsprogram. Stjernen krympet da den gikk tom for energi, noe som førte til at den ble varmet opp til over 100 millioner grader. Disse ekstreme temperaturene førte til stjernens neste fase da den begynte å fusjonere helium til tyngre grunnstoffer som karbon og oksygen. Den intenst varme kjerne kastet deretter av seg sine ytre lag, noe som fikk stjernen til å svulme opp til hundrevis av ganger dens opprinnelige størrelse. Stjernen vi ser i dag er en variabel rød kjempe. Frem til nå har overflaten til en slik stjernene aldri blitt avbildet i detalj.

Til sammenligning inneholder Solens fotosfære ca. to millioner konvektive celler, med typiske diametre på bare 1500 kilometer. De store størrelsesforskjellene i de konvektive cellene til disse to stjernene kan forklares delvis av deres varierende overflatetrykk. π1 Gruis har bare 1,5 ganger Solens masse, men er mye større. Dette resulterer i en mye lavere overflategravitasjon og bare noen få ekstremt store granuler.

Mens stjerner som er mer massive enn åtte solmasser avslutter sine liv i dramatiske supernovaeksplosjoner, vil mindre massive stjerner som π1 Gruis gradvis kaste av seg sine ytre lag, noe som resulterer i vakre planetariske tåker. Tidligere studier av π1 Gruis fant et skall av materiale 0,9 lysår unna den sentrale stjernen, som er antatt å ha blitt sendt ut for rundt 20 000 år siden. Denne perioden i en stjernes liv varer bare noen få titusen år, mens den samlede levetiden til stjernen er på flere milliarder år. Disse observasjonene avslører en ny metode for å undersøke denne flyktige røde kjempefasen.

Fotnoter

[1] π1 Gruis er navngitt etter Bayers klassifiseringssystem. I 1603 klassifiserte den tyske astronomen Johann Bayer 1564 stjerner, og ga dem navn bestående av en gresk bokstav etterfulgt av navnet på stjernebildet stjernen befinner seg i. Generelt ble stjerner tildelt greske bokstaver i grov rekkefølge av hvor lyse de ser ut fra Jorden, med den mest lyssterke hetende Alpha (α). Den lyseste stjernen i Grus-konstellasjonen er derfor Alpha Gruis.

π1 Gruis er en av to vakre stjerner som ses tett sammen på himmelen i kontrastfarger. Den andre stjernen blir kalt π2 Gruis. De to stjernene er lyse nok til å være godt synlig med kikkert. Thomas Brisbane skjønte i 1830 at π1 Gruis selv var et binærstjernesystem. Annie Jump Cannon, kreditert ved opprettelsen av Harvard-klassifikasjonssystemet, var den første som rapporterte det uvanlige spekteret til π1 Gruis i 1895.

[2] Granuler er mønstre av konveksjonsstrømmer i plasmaen til en stjerne. Når plasmaen varmes opp i sentrum av stjernen, ekspanderer den og stiger til overflaten. Der avkjøles ytterkantene av plasmaen, for deretter å bli mørkere og tettere før den faller tilbake til sentrum. Denne prosessen fortsetter i milliarder av år og spiller en viktig rolle i mange astrofysiske prosesser, inkludert energitransport, pulsering, stjernevind og støvskyer på brune dverger.

[3] π1 Gruis er en av de mest lyssterke medlemmene av den sjeldne S-klassen av stjerner som først ble definert av den amerikanske astronomen Paul W. Merrill for å samle stjerner med lignende uvanlige spektra. π1 Gruis, R Andromedae og R Cygni ble prototyper av denne typen. Deres uvanlige spektra er nå kjent for å være resultatet av s-prosessen eller slow neutron capture capture – ansvarlig for opprettelsen av halvparten av grunnstoffene som er tyngre enn jern.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «Large granulation cells on the surface of the giant star π1 Gruis» av C. Paladini et al. i tidsskriftet Nature den 21. desember 2017.

Teamet består av C. Paladini (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université Libre de Bruxelles, Brussel, Belgia, ESO, Santiago, Chile), F. Baron (Georgia State University, Atlanta, Georgia, USA), A Jorissen (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrike), B. Freytag (Uppsala Universitet, Uppsala, Sverige), S. Van Eck (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université Libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), M. Wittkowski (ESO, Garching, Tyskland), J. Hron (Wien-universitetet, Wien, Østerrike), A. Chiavassa (Laboratoire Lagrange, Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, Frankrike), J.-P. Berger (Université Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrike), C. Siopis (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université Libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), A. Mayer (Wien-universitetet, Wien, Østerrike) , G. Sadowski (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université Libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), K. Kravchenko (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université Libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), S. Shetye (Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Université libre de Bruxelles, Brussel, Belgia), F. Kerschbaum (Wien Universitet, Wien, Østerrike), J. Kluska (University of Exeter, Exeter, Storbritannia) og S. Ramstedt Uppsala Universitet, Uppsala, Sverige).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (norsk oversetter og kontaktperson)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Claudia Paladini
ESO
Santiago, Chile
E-post: cpaladin@eso.org

Alain Jorissen
Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université libre de Bruxelles
Brussels, Belgium
Tlf.: +32 (0) 2 6502834
E-post: Alain.Jorissen@ulb.ac.be

Fabien Baron
Georgia State University
Atlanta, Georgia, USA
E-post: fbaron@gsu.edu

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1741 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1741nb
Navn:π1 Gruis
Type:Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Red Giant
Facility:Very Large Telescope
Instruments:PIONIER

Bilder

Overflaten til den rød kjempen π1 Gruis fotografert av PIONIER på VLT
Overflaten til den rød kjempen π1 Gruis fotografert av PIONIER på VLT
Himmelen rundt π1 Gruis
Himmelen rundt π1 Gruis
Den rød kjempen π1 Gruis i stjernebildet Tranen
Den rød kjempen π1 Gruis i stjernebildet Tranen

Videoer

ESOcast 144 Light: Gigantiske bobler på overflaten til en rød kjempestjerne (4K UHD)
ESOcast 144 Light: Gigantiske bobler på overflaten til en rød kjempestjerne (4K UHD)
Zoom inn på den røde kjempen π1 Gruis
Zoom inn på den røde kjempen π1 Gruis

Se også