Persbericht

Astronomen zien bellen op steroppervlak in meest detailrijke video tot nu toe

11 september 2024

Voor het eerst hebben astronomen beelden vastgelegd van een andere ster dan de zon, die voldoende detailrijk zijn om de beweging van gasbellen op diens oppervlak te kunnen volgen. De beelden van de ster, R Doradus, zijn in juli en augustus 2023 verkregen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een telescoop die mede-eigendom is van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO). Ze laten reusachtige hete gasbellen zien, 75 keer zo groot als de zon, die aan het oppervlak verschijnen en sneller dan verwacht terugzakken in het inwendige van de ster.

‘Dit is voor het eerst dat het borrelende oppervlak van een echte ster op deze manier kan worden getoond,’ [1] zegt Wouter Vlemmings, hoogleraar aan de Technische Universiteit Chalmers in Göteborg (Zweden), en hoofdauteur van het onderzoek waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd. ‘We hadden nooit verwacht dat de data van zo hoge kwaliteit zouden zijn dat we zo veel details van de convectie op het steroppervlak zouden zien.’

Sterren produceren energie in hun kern door middel van kernfusie. Deze energie kan naar het oppervlak van de ster worden afgevoerd in de vorm van enorme, hete bellen van gas, die vervolgens afkoelen en zinken – zoals bij een lavalamp. Dit proces, dat convectie wordt genoemd, verdeelt de zware elementen die in de kern zijn gevormd, zoals koolstof en zuurstof, over de ster. Het vermoeden bestaat dat dit proces ook verantwoordelijk is voor de sterrenwinden die deze elementen de ruimte in blazen, waar ze worden gebruikt om nieuwe sterren en planeten te vormen.

Convectiebewegingen waren tot nu toe nog nooit in detail waargenomen bij andere sterren dan de zon. Met behulp van ALMA kon het team in de loop van een maand hoge-resolutiebeelden maken van het oppervlak van R Doradus, een rode reuzenster die ongeveer 350 keer zo groot is als de zon en op een afstand van ongeveer 180 lichtjaar in het sterrenbeeld Dorado (Goudvis) staat. Zijn grote omvang en betrekkelijke nabijheid maken hem tot een ideaal doelwit voor gedetailleerde waarnemingen. Bovendien is zijn massa vergelijkbaar met die van de zon, wat betekent dat R Doradus waarschijnlijk redelijk vergelijkbaar is met hoe onze zon er over vijf miljard jaar uit zal zien, wanneer ze in een rode reus is veranderd.

‘Convectie is de oorzaak van de prachtige korrelstructuur die op het oppervlak van onze zon te zien is, maar is op andere sterren moeilijk te zien,’ voegt Theo Khouri, onderzoeker bij Chalmers, en medeauteur van het onderzoeksverslag, toe. ‘Met ALMA zijn we er niet alleen in geslaagd om afzonderlijke granulen – 75 keer zo groot als de zon! – te zien, maar hebben we voor het eerst ook kunnen meten hoe snel ze bewegen.’

De granulen van R Doradus lijken in een cyclus van een maand te bewegen, wat sneller is dan wetenschappers op basis van hoe de convectie in de zon werkt, hadden verwacht. ‘We weten nog niet wat de reden is voor het verschil. Het lijkt erop dat convectie, naarmate een ster ouder wordt, verandert op een manier die we nog niet begrijpen’, zegt Vlemmings. Waarnemingen als deze helpen ons te begrijpen hoe sterren zoals de zon zich gedragen, zelfs wanneer ze zo koel, groot en borrelend worden als R Doradus nu is.’

‘Het is fantastisch dat we nu details op de oppervlakken van zulke verre sterren kunnen vastleggen, en fysische processen kunnen waarnemen die tot nu toe alleen waarneembaar waren op onze zon,’ concludeert Behzad Bojnodi Arbab, promovendus aan Chalmers, die eveneens bij het onderzoek betrokken was.

Noten

[1] Convectiebellen zijn al eerder gedetailleerd waargenomen op de oppervlakken van sterren, zoals met het PIONIER-instrument van ESO’s Very Large Telescope Interferometer. Maar de nieuwe ALMA-waarnemingen volgen de bewegingen van de gasbellen op een manier die voorheen niet mogelijk was.

Meer informatie

De resultaten van dit onderzoek zijn te vinden in het artikel ‘One month convection timescale on the surface of a giant evolved star’, dat in Nature verschijnt (doi:10.1038/s41586-024-07836-9).

Het onderzoeksteam bestaat uit W. Vlemmings (Chalmers University of Technology, Zweden [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers) en M. Maercker (Chalmers).

De Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van ESO, de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) en de National Institutes of Natural Sciences (NINS) van Japan, in samenwerking met de Republiek Chili. ALMA wordt gefinancierd door ESO (namens haar lidstaten), door de NSF in samenwerking met de National Research Council of Canada (NRC) en de National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan, en door NINS in samenwerking met de Academia Sinica (AS) in Taiwan en het Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). De bouw en het beheer van ALMA worden geleid door ESO (namens haar lidstaten); door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dat namens Noord-Amerika wordt bestuurd door de Associated Universities, Inc. (AUI), en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO). 

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) stelt wetenschappers van over de hele wereld in staat om de geheimen van het heelal te ontdekken, ten bate van iedereen. Wij ontwerpen, bouwen en exploiteren observatoria van wereldklasse die door astronomen worden gebruikt om spannende vragen te beantwoorden en de fascinatie voor astronomie te verspreiden, en bevorderen internationale samenwerking op het gebied van de astronomie. ESO, in 1962 opgericht als intergouvernementele organisatie, wordt inmiddels gedragen door 16 lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Ierland, Italië, Nederland, Oostenrijk, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland) en door het gastland Chili, met Australië als strategische partner. Het hoofdkwartier van de ESO en haar bezoekerscentrum en planetarium, de ESO Supernova, zijn gevestigd nabij München in Duitsland, maar onze telescopen staan opgesteld in de Chileense Atacama-woestijn – een prachtige plek met unieke omstandigheden voor het doen van hemelwaarnemingen. ESO exploiteert drie waarnemingslocaties: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope en Very Large Telescope Interferometer, evenals surveytelescopen zoals VISTA. Ook zal ESO op Paranal de Cherenkov Telescope Array South huisvesten en exploiteren – ’s werelds grootste en gevoeligste observatorium van gammastraling. Samen met internationale partners beheert ESO APEX en ALMA op Chajnantor, twee faciliteiten die de hemel waarnemen in het millimeter- en submillimetergebied. Op Cerro Armazones, nabij Paranal, bouwen wij ‘het grootste oog ter wereld’ – ESO’s Extremely Large Telescope. Vanuit onze kantoren in Santiago, Chili, ondersteunen wij onze activiteiten in het gastland en werken wij samen met Chileense partners en de Chileense samenleving.

Links

• Onderzoeksartikel
• Foto’s van ALMA
• Voor journalisten: abonneer je op onze persberichten onder embargo in je eigen taal
• Voor wetenschappers: heb je een verhaal? Promoot je onderzoek

Contact

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel: +46 31 772 63 54
E-mail: wouter.vlemmings@chalmers.se

Theo Kouri
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel: +46 31 772 6022
E-mail: theo.khouri@chalmers.se

Behzad Bojnodi Arbab
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
E-mail: bojnordi@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mob: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media