Pressmeddelande

Astronomer spårar bubblor på en stjärnas yta i den mest högupplösta videon hittills

11 september 2024, Skurup

För första gången har astronomer tagit tillräckligt detaljerade bilder av en annan stjärna än solen för att kunna spåra rörelsen hos bubblande gas på dess yta. Bilderna av stjärnan, R Doradus, togs med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ett teleskop som delägs av Europeiska sydobservatoriet (ESO), i juli och augusti 2023. Bilderna visar gigantiska heta bubblor av gas, 75 gånger större än solen, som dyker upp på ytan och sjunker tillbaka in i stjärnans inre snabbare än väntat.

"Det här är första gången den bubblande ytan på en riktig stjärna kan visas på ett sådant sätt," [1] säger Wouter Vlemmings, professor vid Chalmers tekniska högskola, Sverige, och huvudförfattare till studien som publicerades i dag i Nature. "Vi hade aldrig förväntat oss att datan skulle vara av så hög kvalitet att vi kunde se så mycket detaljer i konvektionen på stjärnans yta."

 

Stjärnor producerar energi i sina kärnor genom kärnfusion. Denna energi kan transporteras mot stjärnans yta i enorma, heta gasbubblor som sedan kyls ner och sjunker - som en lavalampa. Denna konvektionsrörelse fördelar de tunga grundämnen som bildas i kärnan, såsom kol och kväve, till hela stjärnan. Konvektionen anses också orsaka de stjärnvindar som för med sig dessa grundämnen ut i universum och som ingår i nya stjärnor och planeter.

 

Konvektionsrörelser har aldrig spårats i detalj i andra stjärnor än solen tidigare. Genom att använda ALMA kunde forskarlaget erhålla högupplösta bilder av ytan på R Doradus under loppet av en månad. R Doradus är en röd jättestjärna med en diameter som är ungefär 350 gånger solen belägen cirka 180 ljusår bort i stjärnbilden Svärdfisken. Dess stora diameter och närhet till jorden gör den till ett idealiskt mål för detaljerade observationer. Dessutom är dess massa lik solens, vilket betyder att R Doradus sannolikt är snarlik vår egen sols utseende om fem miljarder år, när den omvandlas till en röd jätte.

 

"Konvektionen skapar den vackra granulära strukturen som ses på vår sols yta, men den är svår att se på andra stjärnor", tillägger Theo Khouri, forskare vid Chalmers och medförfattare till studien. "Med ALMA har vi nu inte bara direkt kunnat se konvektiva granulationsceller - med en storlek som är 75 gånger större än vår sol! – utan också kunnat mäta hur snabbt de rör sig för första gången.”

 

Konvektionscellerna på R Doradus verkar utveckla sig i en cykel som vara ungefär en månad, vilket är snabbare än forskarna förväntade sig baserat på hur konvektion fungerar i solen. "Vi vet ännu inte vad som är orsaken till skillnaden. Det verkar som att konvektionen förändras när en stjärna blir äldre på sätt som vi ännu inte förstår, säger Vlemmings. Observationer som de som nu görs av R Doradus hjälper oss att förstå hur stjärnor som solen beter sig, även när de växer sig lika svala, stora och konvektiva som R Doradus.

 

"Det är spektakulärt att vi nu direkt kan avbilda detaljerna på ytan hos stjärnor så långt borta, och observera fysik som hittills huvudsakligen varit observerbar på vår sol", avslutar Behzad Bojnodi Arbab, doktorand vid Chalmers som också var involverad i studien.

 

I framtiden kommer nya observationer att möjliggöra ännu mer häpnadsväckande filmer av denna stjärna och andra som liknar den. Den 10 och 11 september 2024 träffades forskare under Sveriges andra nationella SKA Science Days i Göteborg för att diskutera den vetenskapliga potentialen hos världens nästa banbrytande radioteleskop, SKA-observatoriet i Sydafrika och Australien. Behzad Bojnordi Arbab delade då sina planer för att observera denna stjärna med SKA.

 

"Med SKA-teleskopen kommer vi att kunna erhålla högupplösta observationer av den övre atmosfären hos R Doradus. Syftet är att studera ett fenomen som vi ännu inte har sett: hur konvektionsceller i stjärnan bidrar till att skapa stjärnans stoftrika vind. Sådana observationer kommer att hjälpa oss att förstå hur det kosmiska ekosystemet fungerar”, säger Bojnordi Arbab.

Noter

[1] Konvektionsceller har tidigare observerats i detalj på stjärnors ytor, till exempel med PIONIER-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope Interferometer. Men de nya ALMA-observationerna spårar cellernas rörelse på ett sätt som tidigare inte varit möjligt.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “One month convection timescale on the surface of a giant evolved star” (doi: 10.1038/s41586-024-07836-9) i tidskriften Nature.

 

Forskarlaget utgörs av W. Vlemmings (Chalmers tekniska högskola, Sverige [Chalmers]), T. Khouri (Chalmers), B. Bojnordi (Chalmers), E. De Beck (Chalmers) och M. Maercker (Chalmers).

 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) är en internationell astronomisk anläggning som drivs i partnerskap mellan ESO, National Science Foundation (NSF, USA) och National Institutes of Natural Sciences (NINS, Japan), tillsammans med Chile. ALMA finansieras av ESO genom dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och National Science and Technology Council (NSTC) i Taiwan, och av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Konstruktionen och driften av ALMA leds av ESO för dess medlemsstater, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) genom Associated Universities, Inc. (AUI) för Nordamerika, och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

 

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på ALMA
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

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

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

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

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2412 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.