Pressmeddelande

Bästa bilden någonsin av en stjärnas yta och atmosfär

Första kartan av hur materialet rör sig hos en annan stjärna än solen

23 augusti 2017

Med hjälp av ESO:s Very Large Telescope Interferometer har astronomer konstruerat den mest detaljerade bilden någonsin av en stjärna – den röda superjätten Antares. De har också skapat den första hastighetskartan för materialet i atmosfären hos en annan stjärna, vilket avslöjar oväntad turbulens i Antares enorma uppblåsta atmosfär. Resultaten publicerades i tidsskriften Nature.

För blotta ögat lyser den välkända ljusa stjärnan Antares med en kraftig röd nyans i hjärtat av stjärnbilden Skorpionen. Den är en enorm och relativt kylig röd superjätte i det senare stadiet av sitt liv och på väg att bli en supernova [1].

Ett forskarlag av astronomer som leds av Keiichi Ohnaka från Universidad Católica del Norte i Chile har nu använt ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) vid Paranalobservatoriet i Chile för att kartlägga Antares yta och mäta hur ytmaterialet rör sig. Detta är den bästa bilden av ytan och atmosfären hos en annan stjärna än solen.

VLTI är en unik anläggning som kan kombinera ljuset från upp till fyra teleskop, antingen 8,2-meter enhetsteleskopen eller de mindre hjälpteleskopen, och skapar ett virtuellt teleskop som motsvarar en enda spegel som är upp till 200 meter i diameter. Detta gör det möjligt att upplösa små detaljer långt bortom vad som är synligt med ett enskilt teleskop.

– Hur stjärnor som Antares förlorar massa så snabbt under det sista stadiet av sina liv har varit ett problem under mer än hälften av ett århundrade. VLTI är den enda anläggningen som kan tillåta oss att direkt mäta gasens rörelser i Antares uppblåsta atmosfär – ett viktigt steg mot att få klarhet med detta problem. Nästa utmaning blir att identifiera vad som driver dessa turbulenta rörelser, säger Keiichi Ohnaka som är förstaförfattare till forskningsartikeln.

Med hjälp av de nya resultaten har forskarlaget skapat den första tvådimensionella hastighetskartan av atmosfären hos en annan stjärna förutom solen. De gjorde detta med hjälp av tre av hjälpteleskopen vid VLTI och ett instrument med namnet AMBER och skapad individuella bilder av ytan från ett litet infrarött våglängdsområde. Forskarlaget använde sedan samma data för att beräkna skillnader mellan gasens hastigheter vid olika positioner på stjärnan och medelhastigheten över hela stjärnan [2]. Detta resulterar i en karta av de relativa hastigheterna av den atmosfäriska gasen längs med Antares skiva – den första som någonsin skapats för en annan stjärna än solen.

Astronomer fann turbulent, tunn gas mycket längre från stjärnan än man förväntat sig och fastslog att rörelserna inte kan förklaras av konvektion [3], som överför strålning från kärnan till den yttre atmosfären hos många stjärnor. Anledning är att nya hittills okända mekanismer krävs för att förklara dessa rörelser i den uppblåsta atmosfären hos röda superjättar som Antares.

– I framtiden kan denna observationsteknik appliceras på olika typer av stjärnor för att studera deras ytor och atmosfärer i oöverträffad detalj. Detta har fram tills nu bara varit möjligt för solen. Vårt arbete tar stellärastrofysik till en ny dimension och öppnar upp ett helt nytt fönster för att observera stjärnorna, avslutar Ohnaka.

Noter

[1] Antares anses av astronomer vara en typisk röd superjätte. Dessa enorma döende stjärnor bildas med mellan nio och 40 gånger solens massa. När en stjärna blir en röd superjätte utvidgas dess atmosfär utåt så att den blir stor och lyser starkare, men med en låg densitet. Antares har nu en massa som är 12 gånger solens och en diameter cirka 700 gånger större än solens. Man tror att Antares ursprungligen hade en massa 15 gånger solens och alltså har kastat bort 3 solmassor under sitt liv.

[2] Hastigheten hos materialet som rör sig mot och bort från jorden kan mätas med hjälp av Dopplereffekten. Den skiftar spektrallinjer antingen mot den röda eller blåa änden av spektrumet, beroende på om materialet skickar ut eller absorberar ljus samt rör sig från eller bort från observatören.

[3] Konvektion är mekanismen där kallt material rör sig neråt och varmt material uppåt i ett cirkulärt mönster. Processen sker på jorden i atmosfären och i havsströmmarna, men rör också om i gasen inuti stjärnor.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “Vigorous atmospheric motions in the red supergiant supernova progenitor Antares” av K. Ohnaka m. fl. och publiceras i tidsskriften Nature.

Forskarlaget består av K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Weigelt (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland) och K. -H. Hofmann (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland)

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln

Kontakter

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@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 eso1726 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.