Když se podíváme za naši sluneční soustavu, astronomové jsou často nuceni teoretizovat o tom, co nevědí na základě toho, co dělají. Stručně řečeno, musí se spoléhat na to, co jsme se naučili studovat Slunce a planety z naší vlastní Sluneční soustavy, aby mohli vzdělané odhady o tom, jak se formovaly a vyvíjely jiné hvězdné systémy a jejich příslušná těla.
Například astronomové se od Slunce hodně naučili o tom, jak konvekce hraje hlavní roli v životě hvězd. Až dosud nebyli schopni provádět podrobné studie povrchů jiných hvězd kvůli jejich vzdálenostem a zakrývajícím faktorům. Mezinárodní tým vědců však nedávno vytvořil první podrobné snímky povrchu červené obří hvězdy vzdálené asi 530 světelných let daleko.
Studie se nedávno objevila ve vědeckém časopisePříroda pod názvem „Velké granulační buňky na povrchu obří hvězdy Gru¹ Gruis“. Studii vedla Claudia Paladini z Université libre de Bruxelles a zahrnovala členy Evropské jižní observatoře, Université de Nice Sophia-Antipolis, Gruzínská státní univerzita, Université Grenoble Alpes, Uppsala University, Vídeňská univerzita a univerzita Exeter.
Pro účely své studie použil tým nástroj Precision Integrated-Optics Near-infračervené zobrazovací ExpeRiment (PIONIER) na interferometru velmi velkého dalekohledu ESO (VLTI) k pozorování hvězdy známé jako Gruis. Nachází se 530 světelných let od Země v souhvězdí Grus (The Crane), Π1 Gruis je chladný červený gigant. I když je to stejná hmota jako naše Slunce, je 350krát větší a několik tisíckrát jasnější.
Po celá desetiletí se astronomové snažili dozvědět více o konvekčních vlastnostech a evoluci hvězd studováním červených obrů. To jsou to, co se stanou hvězdami hlavní sekvence, jakmile vyčerpají své vodíkové palivo a expandují a stávají se stokrát většími, než je jejich normální průměr. Bohužel studium konvekčních vlastností většiny supergiantních hvězd bylo náročné, protože jejich povrchy jsou často zakryty prachem.
Po získání interferometrických dat na Π1 Gruis v září roku 2014 se tým spoléhal na software pro rekonstrukci obrazu a algoritmy pro sestavování obrazů povrchu hvězdy. Ty umožnily týmu určit konvekční vzorce hvězdy vybráním jejích „granulí“, velkých zrnitých skvrn na povrchu, které označují vrchol konvekční buňky.
Bylo to poprvé, kdy byly takové obrazy vytvořeny, a představují zásadní průlom, pokud jde o naše chápání toho, jak hvězdy stárnou a vyvíjejí se. Jak vysvětlil Dr. Fabien Baron, pomocný profesor na Georgia State University a spoluautor studie:
"Je to poprvé, kdy máme tak obrovskou hvězdu, která je s touto úrovní detailů jednoznačně zobrazována." Důvodem je omezení detailů, které vidíme, na základě velikosti dalekohledu použitého pro pozorování. Pro tento článek jsme použili interferometr. Světlo z několika dalekohledů je kombinováno tak, aby překonalo hranici každého dalekohledu, čímž se dosáhne rozlišení ekvivalentního rozlišení mnohem většího dalekohledu. “
Tato studie je zvláště důležitá, protože Π1 Gruis v poslední hlavní fázi života a připomíná, jak bude vypadat naše Slunce, až bude na konci své životnosti. Jinými slovy, když naše Slunce vyčerpá své vodíkové palivo za přibližně pět miliard let, výrazně se rozšíří a stane se rudou obří hvězdou. V tomto okamžiku bude dostatečně velká, aby zahrnovala Merkur, Venuši a možná i Zemi.
Výsledkem je, že studium této hvězdy umožní vědcům nahlédnout do budoucí činnosti, charakteristik a vzhledu našeho Slunce. Například naše Slunce má asi dva miliony konvektivních buněk, které obvykle měří průměr 2 000 km (1243 mil). Na základě jejich studie tým odhaduje, že povrch Π1 Gruis má složitý konvektivní obrazec, přičemž granule měří asi 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 mi) horizontálně nebo 27 procent průměru hvězdy.
To je v souladu s tím, co předpověděli astronomové, což znamená, že obří a supergiantní hvězdy by měly mít jen několik velkých konvekčních buněk kvůli nízké povrchové gravitaci. Jak naznačil Baron:
„Tyto obrázky jsou důležité, protože velikost a počet granulí na povrchu se velmi dobře hodí k modelům, které předpovídají, co bychom měli vidět. To nám říká, že naše modely hvězd nejsou daleko od reality. Pravděpodobně jsme na správné cestě, abychom těmto hvězdám porozuměli. “
Podrobná mapa také ukázala rozdíly v povrchové teplotě, které byly patrné z různých barev na povrchu hvězdy. To je také v souladu s tím, co víme o hvězdách, kde kolísání teploty svědčí o procesech, které probíhají uvnitř. Jak teploty stoupají a klesají, teplejší a tekutější oblasti se stávají světlejšími (vypadají bílé), zatímco chladnější a hustší oblasti tmavší (červené).
Při pohledu do budoucna chtějí Paladini a její tým vytvořit ještě podrobnější snímky povrchu obřích hvězd. Hlavním cílem toho je být schopen sledovat vývoj těchto granulí nepřetržitě, spíše než pouze získávat snímky různých bodů v čase.
Z těchto a podobných studií se nejenom naučíme více o vzniku a vývoji různých typů hvězd v našem vesmíru; jsme si také jisti, abychom lépe porozuměli tomu, k čemu naše sluneční soustava slouží.
