Когато става дума за поглед извън нашата Слънчева система, астрономите често са принудени да теоретизират за това, което не знаят, въз основа на това, което правят. Накратко, те трябва да разчитат на това, което сме научили, изучавайки Слънцето и планетите от нашата собствена Слънчева система, за да направим образовани предположения за това как други звездни системи и съответните им тела са се формирали и еволюирали.
Например, астрономите са научили много от нашето Слънце за това как конвекцията играе основна роля в живота на звездите. Досега те не са успели да проведат подробни проучвания на повърхностите на други звезди поради техните разстояния и затъмняващи фактори. В исторически план обаче наскоро международен екип от учени създаде първите подробни изображения на повърхността на червена гигантска звезда, разположена на разстояние приблизително на 530 светлинни години.
Проучването наскоро се появи в научното списаниеприрода под заглавието „Големи гранулирани клетки на повърхността на гигантската звезда Π¹ Gruis“. Изследването беше ръководено от Клаудия Паладини от Université libre de Bruxelles и включваше членове от Европейската южна обсерватория, Софийския антиаполис на Университета в Ница, Държавния университет в Джорджия, Университета Гренобъл Алпи, Университета в Упсала, Университета на Виена и университета на Ексетер.
За целите на своето проучване екипът използва инструмента за прецизна интегрирана оптика с близко инфрачервено изображение (PIONIER) на много големия телескопски интерферометър (VLTI) на ESO, за да наблюдава звездата, известна като Π¹ Gruis. Намира се на 530 светлинни години от Земята в съзвездието Грус (The Crane), Π1 Gruis е готин червен гигант. Въпреки че е същата маса като нашето Слънце, тя е 350 пъти по-голяма и няколко хиляди пъти по-ярка.
От десетилетия астрономите се стремят да научат повече за конвекционните свойства и еволюцията на звездите, като изучават червените гиганти. Това са онези, които стават от звездите на основната последователност, след като са изчерпали водородното си гориво и се разширяват, за да станат стотици пъти повече от нормалния си диаметър. За съжаление, изучаването на конвекционните свойства на повечето свръхестествени звезди е предизвикателство, тъй като повърхностите им често са затъмнени от прах.
След получаване на интерферометрични данни за Π1 Gruis през септември 2014 г., след това екипът разчита на софтуер за реконструкция на изображения и алгоритми, за да състави изображения на повърхността на звездата. Те позволиха на екипа да определи моделите на конвекция на звездата, като избере нейните „гранули“, големите зърнести петна по повърхността, които показват върха на конвективната клетка.
Това беше първият път, когато подобни изображения са създадени и представляват голям пробив, когато става въпрос за нашето разбиране за това как звездите остаряват и се развиват. Както обясни д-р Фабиен Барон, доцент в държавния университет в Джорджия и съавтор на изследването:
„За първи път имаме такава гигантска звезда, която недвусмислено се изобразява с това ниво на детайлите. Причината е, че има ограничение за детайлите, които можем да видим въз основа на размера на телескопа, използван за наблюденията. За тази хартия използвахме интерферометър. Светлината от няколко телескопа се комбинира, за да се преодолее границата на всеки телескоп, като по този начин се постига резолюция, еквивалентна на тази на много по-голям телескоп. "
Това проучване е особено важно, тъй като Π1 Gruis в последната основна фаза от живота и наподобява как ще изглежда нашето Слънце, когато е в края на живота си. С други думи, когато нашето Слънце изтощи водородното гориво за приблизително пет милиарда години, то ще се разшири значително, за да се превърне в червена гигантска звезда. В този момент той ще бъде достатъчно голям, за да обхване Меркурий, Венера и може би дори Земята.
В резултат на това изучаването на тази звезда ще даде на учените представа за бъдещата дейност, характеристики и външен вид на нашето Слънце. Например, нашето Слънце има около два милиона конвективни клетки, които обикновено са с диаметър 2000 км (1243 мили). Въз основа на своето проучване екипът оценява, че повърхността на Π1 Gruis има сложен конвективен модел, с гранули с размери около 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 мили) хоризонтално или 27 процента от диаметъра на звездата.
Това е в съответствие с предсказаните от астрономите, а именно, че гигантските и свръхгигантски звезди трябва да имат само няколко големи конвективни клетки поради ниската си повърхностна гравитация. Както Барон посочи:
„Тези изображения са важни, тъй като размерът и броят на гранулите по повърхността всъщност пасват много добре на модели, които предсказват какво трябва да виждаме. Това ни казва, че нашите модели звезди не са далеч от реалността. Вероятно сме на правилния път да разберем този вид звезди. "
В подробната карта бяха посочени и разликите в температурата на повърхността, които бяха очевидни от различните цветове на повърхността на звездата. Това също е в съответствие с това, което знаем за звездите, където температурните колебания са показателни за процеси, които протичат вътре. С повишаването и спадането на температурите, по-горещите и по-течни зони стават по-ярки (изглеждат бели), докато по-хладните, по-плътни области стават по-тъмни (червени).
Гледайки напред, Паладини и нейният екип искат да създадат още по-подробни изображения на повърхността на гигантски звезди. Основната цел на това е да можем да следим еволюцията на тези гранули непрекъснато, а не просто да правим снимки на различни точки във времето.
От тези и подобни проучвания не е много вероятно да научим повече за образуването и еволюцията на различни видове звезди в нашата Вселена; също така сме сигурни, за да разберем по-добре какво е нашата Слънчева система.
