Tema

Gigantiska bubblor transporterar energi till jättestjärnas yta

Gigantiska bubblor, tvåhundra gånger större än vår egen sol, transporterar energi från en jättestjärnas inre upp till ytan. Superskarpa bilder av ytan på den närbelägna stjärnan, tagna med VLT-teleskopet i Chile, ger nya ledtrådar till jättestjärnors liv – och död.

Fram tills helt nyligen var solen den enda stjärnan vars yta gick att studera i detalj. Alla andra stjärnor ligger så långt borta att de bara ser ut som små punkter, även med världens största teleskop. Genom att koppla ihop flera av de teleskop som finns vid VLT-anläggningen i Chile, har ett internationellt forskarteam kunnat ta bilder av en närbelägen jättestjärna med så pass bra upplösning att strukturer på ytan kan urskiljas. Bilderna kan användas för att förstå hur jättestjärnors massiva vindar så småningom leder till stjärnans död.

Med hjälp av ESO:s Very Large Telescope (VLT) har astronomer observerat granulationsmönster hos en stjärna utanför solsystemet: den åldrande röda jättestjärnan π1 Gruis. I bilden avslöjas de konvektiva cellerna som utgör ytan hos denna gigantiska stjärna. Varje cell, eller bubbla, är cirka 120 miljoner kilometer tvärsöver. (Bild: ESO)

Tittar man på solens yta ser man att massor med små bubblor täcker hela ytan. Precis som när man kokar spaghetti och hettan från spisplattan får vattnet att bubbla, transporterar stjärnor energi från de inre lagren upp till ytan med stora gasbubblor. När solen eller andra stjärnor i samma storlek blir gamla, sväller de upp och blir jättestjärnor som är lika stor som jordens bana i solsystemet. Gasen blir utsmetad och lagren längst ut är mycket tunnare än vad de är på vår sol nu. Energin som bildas längst in i stjärnan transporteras fortfarande på samma sätt, med bubblor, men då gasen är mycket tunnare blir bubblorna mycket större.

Bubblor långt större än solen
Bubblorna på bilderna av π1 Gruis är lika stora som tvåhundra solar. Bara en handfull bubblor täcker hela stjärnan och varje bubbla är ungefär 120 miljoner kilometer tvärs över, jämfört med solen som täcks av ett par miljoner bubblor vid varje given tidpunkt.

För att studera de processer som styr slutstadierna i sollika stjärnors liv utvecklas komplexa datormodeller vid Uppsala universitet. Med modellerna beräknas både hur en jättestjärna transporterar energi och hur stjärnornas massiva vindar uppstår. Stjärnmodellerna kan nu jämföras med de nya bilderna för att se om de ger liknande resultat.

Röd jättestjärna ny referenspunkt för studier
– Under århundraden har solen varit den enda stjärnan där vi har kunnat studera dynamiska processer direkt på ytan. Därför har solen fram tills nu varit vår enda referenspunkt när vi utvecklar numeriska modeller av sollika stjärnors atmosfärer. Med våra nya observationer får vi en ny referenspunkt för en annan typ av stjärna, en röd jättestjärna, och kan därmed få mycket bättre insikt i hur flera olika stjärntyper fungerar, säger Bernd Freytag, forskare vid institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet, som leder utvecklingen av de modeller som nu jämförs med de nya bilderna i Natureartikeln.

– Det sker verkligt spännande framsteg inom stjärnforskningen just nu. Teknikutveckling har möjliggjort fantastiska astronomiska bilder samtidigt som realistiska 3D modeller av stjärnorna utvecklas. Genom att jämföra observationer och teori kan vi göra nya upptäckter och stora framsteg, säger Sofia Ramstedt, docent vid institutionen för fysik och astronomi, Uppsala universitet, som också deltagit i studien.

Kontakt:
Sofia Ramstedt, sofia.ramstedt@physics.uu.se, 072 366 33 56

Artikeln:
Large granulation cells on the surface of the giant star π1 Gruis, C. Paladini et al., (2017) Nature

Gruis är ett dubbelstjärnesystem

Om man tittar mot π1 Gruis med kikare, ser man två stjärnor som lyser i något olika färg. Den andra stjärnan heter π2 Gruis. På 1930-talet insåg Thomas Brisbane att π1 Gruis själv består av två närbelägna stjärnor i ett dubbelstjärnesystem. Annie Jump Cannon, som till stor del låg bakom Harvardsystemet för spektralklassifikation av stjärnor, var först med att mäta och rapportera π1 Gruis ovanliga spektrum år 1895.

π1 Gruis är klassifierad som spektralklass S och är en av de ljusstarkaste stjärnorna i den klassen. Spektralklass S definierades av den amerikanske astronomen Paul W. Merrill och deras spektrum tyder på att det finns lika stora mängder kol som syre i stjärnornas atmosfärer. π1 Gruis, R Andromedae och R Cygni är prototyper av klass S. Numera vet vi att deras spektra ser ovanliga ut därför att stjärnorna bildar tyngre grundämnen (tyngre än järn) med hjälp av s-processen.

Namnet π1 Gruis kommer av stjärnans Bayer-beteckning. Under tidigt 1600-tal klassificerade den tyske amatörastronomen Johann Bayer stjärnor efter deras apparenta ljusstyrka. Stjärnorna tilldelades en gemen grekisk bokstav följt av det latinska namnet på den stjärnbild stjärnan ligger i; den ljusstarkaste heter alfa (α), nästa heter beta (β), etc. Den ljusstarkaste stjärnan i stjärnbilden Tranan (Grus på latin) heter alltså alfa Gruis.

Läs också

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Gigantiska bubblor transporterar energi till jättestjärnas yta

 lästid ~ 4 min