Komunikat prasowy

Najlepszy w historii obraz powierzchni gwiazdy i jej atmosfery

Pierwsza mapa ruchu materii na gwieździe innej niż Słońce

23 sierpnia 2017

Dzięki należącemu do ESO interferometrowi VLTI, astronomowie uzyskali najbardziej szczegółowy w historii obraz gwiazdy – czerwonego nadolbrzyma o nazwie Antares. Wykonano także pierwszą mapę prędkości materii w atmosferze gwiazdy innej niż Słońce. Mapa pokazała niespodziewane turbulencje w niezmiernie rozległej atmosferze gwiazdy Antares. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Dla nieuzbrojonego oka słynna, jasna gwiazda Antares świeci silnym czerwonym światłem w sercu konstelacji Skorpiona. Jest gigantycznym i względnie chłodnym czerwonym nadolbrzymem w późnym stadium życia gwiazdy, na drodze do stania się supernową [1].

Zespół astronomów, którym kierował Keiichi Ohnaka z Universidad Católica del Norte w Chile, wykorzystał należący do ESO interferometr VLTI w Obserwatorium Paranal w Chile do wykonania mapy powierzchni Antaresa i zmierzenia ruchów materii na powierzchni. Jest to najlepszy obraz powierzchni i atmosfery jakiejkolwiek gwiazdy innej niż Słońce.

VLTI jest unikalnym urządzeniem, które łączy światło od maksymalnie czterech teleskopów, 8,2-metrowych Teleskopów Głównych, lub mniejszych Teleskopów Pomocniczych, aby utworzyć wirtualny teleskop równoważny pojedynczemu zwierciadłu o średnicy do 200 metrów. Pozwala to na rozdzielenie szczegółów znacznie lepiej niż gdy patrzymy przy pomocy pojedynczego teleskopu.

„W jaki sposób gwiazdy takie, jak Antares, tracą masę tak szybko w końcowej fazie swojej ewolucji? Ta zagadka stanowi problemem od ponad pół wieku.” powiedział Keiichi Ohnaka, który jest pierwszym autorem publikacji. „VLTI to jedyne urządzenie, które pozwala nam na bezpośrednie pomiary ruchów gazu w rozległej atmosferze Antaresa – co jest kluczowym krokiem w stronę wyjaśnienia tego problemu. Kolejnym wyzwaniem jest zidentyfikowanie co powoduje turbulentne ruchy.”

Wykorzystując nowe rezultaty, zespół stworzył pierwszą dwuwymiarową mapę prędkości w atmosferze gwiazdy innej niż Słońce. Udało się tego dokonać dzięki użyciu VLTI w konfiguracji z trzema Teleskopami Pomocniczymi i instrumentem o nazwie AMBER, w celu uzyskania osobnych obrazów powierzchni Antaresa w małym zakresie w podczerwieni. Badacze następnie użyli tych danych do obliczenia różnicy pomiędzy prędkością gazu atmosferycznego w różnych pozycjach na gwieździe, a średnią prędkością dla całej gwiazdy [2]. Efektem jest mapa względnych prędkości gazu atmosferycznego na całym dysku Antaresa – pierwsza opracowana kiedykolwiek dla gwiazdy innej niż Słońce.

Astronomowie znaleźli turbulentny gaz o niskiej gęstości znacznie dalej od gwiazdy niż przewidywano i wywnioskowali, że ruch nie może być wynikiem konwekcji [3], która w wielu gwiazdach przenosi promieniowanie z jądra do zewnętrznej atmosfery. Ustalono, że do wyjaśnienia tych ruchów może być potrzebny nowy proces, na razie nieznany.

„W przyszłości ta technika obserwacyjna może zostać zastosowana do różnych typów gwiazd, aby badać ich powierzchnie i atmosfery w niesamowitych detalach. Dotąd było to ograniczone jedynie do Słońca.” Podsumowuje Ohnaka. „Nasza praca przenosi astrofizykę gwiazdową do nowego wymiary i otwiera całkowicie nowe okno do obserwacje gwiazd.”

Uwagi

[1] Antares to gwiazda uważana przez astronomów za typowego czerwonego nadolbrzyma. Te gigantyczne, umierające gwiazdy mają na początku od 9 do 40 razy większą masę niż Słońce. Gdy gwiazda staje się czerwonym olbrzymem, jej atmosfera rozszerza się na zewnątrz, obiekt staje się olbrzymi i jasny, ale ma małą gęstość. Antares ma aktualnie masę około 12 razy większą niż Słońce i średnicę około 700 razy większą. Uważa się, że na początku ewolucji tej gwiazdy masa wynosiła ponad 15 razy więcej niż masa Słońca, a podczas swojego życia utraciła trzy masy Słońca.

[2] Prędkość materii w kierunku do lub od Ziemi może zostać zmierzona przy pomocy efektu Dopplera, który przesuwa linie widmowe w stronę czerwonego lub niebieskiego końca widma, w zależności od tego, czy materia emitująca lub absorbująca światło oddala się lub zbliża się do obserwatora.

[3] Konwekcja jest procesem, w którym zimna materia przemieszcza się w dół, a gorąca w górę, poruszając się w pętlach. Taki proces zachodzi na Ziemi w atmosferze i w prądach oceanicznych, ale także porusza gaz w gwiazdach.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. „Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, K. Ohnaka et al., opublikowanym w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Weigelt (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy) oraz K. -H. Hofmann (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy)

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa

Kontakt

Keiichi Ohnaka
Instituto de Astronomía — Universidad Católica del Norte
Antofagasta, Chile
Tel.: +56 55 235 5493
E-mail: k1.ohnaka@gmail.com

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych