Astronomen entdecken die sprudelnde Oberfläche eines Roten Riesen
Der rote Riese Pi1 Gruis. Astronomen verwendeten das Very Large Telescope der ESO mit dem PIONIER-Instrument, um die Konvektionszellen auf seiner Oberfläche zu sehen. Jede Zelle bedeckt mehr als ein Viertel des Durchmessers des Sterns und hat einen Durchmesser von etwa 75 Millionen Meilen (120 Millionen km). Bild überDAS.
Mit wenigen Ausnahmen haben Astronomen im Laufe der Jahrhunderte, ob mit dem Auge allein oder mit Teleskopen, Sterne als punktförmige Punkte gesehen. Sterne sind wirklich große Kugeln aus brodelnden Gasen, die durch thermonukleare Reaktionen, die in ihrem Inneren stattfinden, kraftvoll in den Weltraum strahlen. Aber alle Sterne außer unserer Sonne sind so weit entfernt, dass wir selbst mit Teleskopen nur sehr wenige direkte Einblicke in ihre Oberflächenmerkmale hatten. Jetzt haben Astronomen zum ersten Mal direkt beobachtetGranulationsmuster, verursacht durch massive Konvektionsströme, die aus dem Inneren des Sterns auf der Oberfläche eines Sterns außerhalb unseres Sonnensystems aufsteigen. Es ist kein Zufall, dass der Stern riesig ist, der alternde Rote Riese Pi1 Gruis, dessen Durchmesser etwa 700 Mal größer ist als der unserer Sonne. Die Astronomen haben den Riesen gesehenKonvektionszellendie die Oberfläche dieses riesigen Sterns ausmachen. Diese neuen Ergebnisse werden diese Woche im . veröffentlichtpeer-reviewedTagebuchNatur.
Diese Astronomen verwendeten das Very Large Telescope der European Southern Observatory (ESO) für diese Beobachtung zusammen mit einem Instrument namensPIONIER(Precision Integrated-Optics Nahinfrarot-Bildgebungsexperiment). Sie sagten in ihremStellungnahmevon ESO:
530 . gelegenLichtjahreVon der Erde im Sternbild Grus (Der Kranich) ist Pi1 Gruis ein cooler roter Riese. Sie hat ungefähr die gleiche Masse wie unsere Sonne, ist aber 700 mal größer und mehrere tausend mal heller. Unsere Sonne wird in etwa fünf Milliarden Jahren zu einem ähnlichen Roten Riesenstern anschwellen.
Ein internationales Astronomenteam unter der Leitung vonClaudia Paladinider ESO … fanden heraus, dass die Oberfläche dieses Roten Riesen nur wenige konvektive Zellen oder Körnchen hat, die jeweils etwa 120 Millionen Kilometer groß sind – etwa ein Viertel des Durchmessers des Sterns. Nur eines dieser Körnchen würde sich von der Sonne bis jenseits der Venus erstrecken. Die Oberflächen – bekannt alsPhotosphären— von vielen Riesensternen sind durch Staub verdeckt, was Beobachtungen behindert. Im Fall von Pi1 Gruis ist Staub zwar weit vom Stern entfernt vorhanden, hat aber keinen signifikanten Einfluss auf die neuen Infrarotbeobachtungen.
Als Pi1 Gruis vor langer Zeit keinen Wasserstoff mehr zum Brennen hatte, beendete dieser uralte Stern die erste Phase seinerKernfusionsprogramm. Es schrumpfte, als ihm die Energie ausging, wodurch es sich auf über 100 Millionen Grad erwärmte. Diese extremen Temperaturen befeuerten die nächste Phase des Sterns, als er begann, Helium zu schwereren Atomen wie Kohlenstoff und Sauerstoff zu verschmelzen. Dieser intensiv heiße Kern schleuderte dann die äußeren Schichten des Sterns aus, wodurch er Hunderte Male größer als seine ursprüngliche Größe wurde. Der Stern, den wir heute sehen, ist eine Variableroter Riese.
Bisher wurde die Oberfläche eines dieser Sterne noch nie im Detail abgebildet.
Ein Stück unserer Sonnenoberfläche, das einen Sonnenfleck und Sonnengranulation zeigt. Auch weil die Sonne kompakter ist als Pi1 Gruis, hat sie Millionen von Konvektionszellen statt nur wenige. Bild über die Hinode-Raumsonde.
Pi1 Gruis ist in vielerlei Hinsicht wie unsere Sonne; beide sind schließlich Sterne und unterliegen vielen der gleichen Prozesse. Aber wie bei Menschen können auch Sterne sehr unterschiedlich sein. Pi1 Gruis hat etwas mehr Masse als unsere Sonne (ca. 1,5 Sonnenmassen) und ein viel größeres Volumen, da es sich in einem fortgeschritteneren Stadium seiner Entwicklung befindet. Das mag der Grund sein, warum – im Gegensatz zu den wenigen, sehr großen Konvektionszellen von Pi1 Gruis – die Photosphäre unserer Sonne etwa zwei Millionen Konvektionszellen mit typischen Durchmessern von nur 1.500 km enthält. Die ESO-Erklärung erklärte:
Die enormen Größenunterschiede in den Konvektionszellen dieser beiden Sterne können teilweise durch ihre unterschiedliche Oberflächengravitation erklärt werden. Pi1 Gruis hat nur die 1,5-fache Masse der Sonne, ist aber viel größer, was zu einer viel geringeren Oberflächengravitation und nur wenigen, extrem großen Körnern führt.
Zweifellos, wenn wir die Oberfläche von Pi1 Gruis noch detaillierter sehen könnten, wären wir von ihrer Schönheit und Komplexität verblüfft. Das ist sicherlich bei unserer eigenen Sonne der Fall, deren Oberfläche uns in den letzten Jahrzehnten von Raumfahrzeugen wie dem Solar Dynamics Observatory der NASA enthüllt wurde, das die Bilder für das folgende faszinierende Video aufgenommen hat:
Die ESO wies auch darauf hin, dass die Lebensphase, in der wir Pi1 Gruis sehen, auf der Zeitskala von Sternen kurzlebig ist:
Während Sterne mit einer Masse von mehr als acht Sonnenmassen ihr Leben in dramatischen Supernova-Explosionen beenden, stoßen weniger massereiche Sterne wie dieser allmählich ihre äußeren Schichten aus, was zu wunderschönen planetarischen Nebeln führt. Frühere Studien von Pi1 Gruis fanden eine Hülle aus Materie, die 0,9 Lichtjahre vom Zentralstern entfernt ist und von der man annimmt, dass sie vor etwa 20.000 Jahren ausgestoßen wurde. Dieser relativ kurze Lebensabschnitt eines Sterns dauert nur wenige Zehntausend Jahre – verglichen mit der Gesamtlebensdauer von mehreren Milliarden – und diese Beobachtungen offenbaren eine neue Methode, um diese flüchtige Phase des Roten Riesen zu untersuchen.
Das Video unten von ESO vergrößert Pi1 Gruis.
Fazit: Zum ersten Mal haben Astronomen riesige Blasen gesehen, die jenseits unseres Sonnensystems an die Oberfläche eines Sterns aufsteigen. Der Stern ist ein alternder roter Riese, Pi1 Gruis, etwa 530Lichtjahreein Weg.
Quelle: Große Granulationszellen auf der Oberfläche des Riesensterns Pi1 Gruis