Zum ersten Mal haben Astronomen gesehen, wie riesige Blasen jenseits unseres Sonnensystems an die Oberfläche eines Sterns gewirbelt sind. Jede große Blase ist so groß, dass sie sich von unserer Sonne bis zur Venus erstreckt.
Der rote Riese Pi1 Gruis.Astronomen nutzten das Very Large Telescope von ESO mit dem PIONIER-Instrument, um die Konvektionszellen auf seiner Oberfläche zu sehen. Jede Zelle bedeckt mehr als ein Viertel des Sterndurchmessers und einen Durchmesser von etwa 75 Millionen Meilen (120 Millionen km). Bild über ESO.
Mit wenigen Ausnahmen haben Astronomen im Laufe der Jahrhunderte, ob mit dem Auge allein oder mit dem Teleskop, Sterne als Nadelspitzen gesehen. Sterne sind wirklich großartige Kugeln aus sich drehenden Gasen, die durch thermonukleare Reaktionen, die in ihrem Inneren stattfinden, kraftvoll in den Weltraum scheinen. Aber alle Sterne außer unserer Sonne sind so weit entfernt, dass wir selbst mit Teleskopen nur sehr wenige direkte Einblicke in ihre Oberflächenmerkmale hatten. Zum ersten Mal haben Astronomen Granulationsmuster direkt beobachtet, die durch massive Konvektionsströme verursacht werden, die aus dem Inneren des Sterns auf der Oberfläche eines Sterns außerhalb unseres Sonnensystems aufsteigen. Es ist kein Zufall, dass es sich bei dem Stern um einen riesigen Stern handelt, den alternden roten Riesen Pi1 Gruis, dessen Durchmesser etwa das 700-fache unseres Sonnendurchmessers beträgt. Die Astronomen haben die riesigen Konvektionszellen gesehen, aus denen die Oberfläche dieses riesigen Sterns besteht. Diese neuen Ergebnisse werden diese Woche im Fachjournal veröffentlicht Natur.
Diese Astronomen verwendeten das Very Large Telescope des European Southern Observatory (ESO), um diese Beobachtung zusammen mit einem Instrument namens PIONIER (Precision Integrated-Optics Near-Infrared Imaging ExpeRiment) durchzuführen. Sie sagten in ihrer Erklärung der ESO:
Pi1 Gruis liegt 530 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Grus (Der Kranich) und ist ein cooler roter Riese. Es hat ungefähr die gleiche Masse wie unsere Sonne, ist jedoch 700-mal größer und mehrere tausend-mal so hell. Unsere Sonne wird in etwa fünf Milliarden Jahren zu einem ähnlichen roten Riesenstern anschwellen.
Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Claudia Paladini von ESO… stellte fest, dass die Oberfläche dieses roten Riesen nur wenige konvektive Zellen oder Körnchen aufweist, die jeweils einen Durchmesser von 120 Millionen Kilometern (75 Millionen Meilen) haben - etwa ein Viertel des Sterns Durchmesser. Nur eines dieser Granulate würde sich von der Sonne bis über die Venus hinaus erstrecken. Die als Photosphären bekannten Oberflächen vieler Riesensterne sind durch Staub verdeckt, was die Beobachtung behindert. Im Fall von Pi1 Gruis ist Staub zwar weit vom Stern entfernt, hat jedoch keinen signifikanten Einfluss auf die neuen Infrarotbeobachtungen.
Als Pi1 Gruis vor langer Zeit der Wasserstoff ausgeht, um zu brennen, hat dieser uralte Stern die erste Stufe seines Kernfusionsprogramms eingestellt. Es schrumpfte, als die Energie knapp wurde und es sich auf über 100 Millionen Grad erhitzte. Diese extremen Temperaturen heizten die nächste Phase des Sterns an, als er begann, Helium in schwerere Atome wie Kohlenstoff und Sauerstoff zu fusionieren. Dieser sehr heiße Kern drückte dann die äußeren Schichten des Sterns aus und ließ ihn hunderte Male größer als seine ursprüngliche Größe aufblähen. Der Stern, den wir heute sehen, ist ein variabler roter Riese.
Bisher wurde die Oberfläche eines dieser Sterne noch nie detailliert abgebildet.
Ein Stück unserer Sonnenoberfläche, das einen Sonnenfleck und eine Sonnengranulation zeigt. Zum Teil, weil die Sonne kompakter ist als Pi1 Gruis, hat sie Millionen von Konvektionszellen, anstatt nur einige wenige. Bild über das Raumschiff Hinode.
Pi1 Gruis ist in vielerlei Hinsicht wie unsere Sonne; schließlich sind beide sterne und unterliegen vielen der gleichen prozesse. Aber wie bei Menschen können Sterne sehr unterschiedlich sein. Pi1 Gruis hat etwas mehr Masse als unsere Sonne (ungefähr 1,5 Sonnenmassen) und ein viel größeres Volumen, da es sich in einem fortgeschrittenen Stadium seiner Entwicklung befindet. Das mag der Grund sein, warum die Photosphäre unserer Sonne - im Gegensatz zu den wenigen sehr großen Konvektionszellen von Pi1 Gruis - etwa zwei Millionen Konvektionszellen mit typischen Durchmessern von nur 1.000 Meilen (1.500 km) enthält. Die ESO-Erklärung erklärte:
Die enormen Größenunterschiede in den konvektiven Zellen dieser beiden Sterne lassen sich zum Teil durch ihre unterschiedlichen Oberflächengewichte erklären. Pi1 Gruis ist nur das 1,5-fache der Sonnenmasse, aber viel größer, was zu einer viel geringeren Oberflächengravitation und nur wenigen, extrem großen Körnern führt.
Wenn wir die Oberfläche von Pi1 Gruis noch detaillierter sehen könnten, wären wir zweifellos verblüfft über seine Schönheit und Komplexität. Dies ist sicherlich der Fall bei unserer eigenen Sonne, deren Oberfläche uns in den letzten Jahrzehnten von Raumfahrzeugen wie dem Solar Dynamics Observatory der NASA aufgedeckt wurde, die die Bilder für das folgende faszinierende Video aufgenommen haben:
ESO wies auch darauf hin, dass die Phase des Lebens, in der wir Pi1 Gruis sehen, auf der Zeitskala der Sterne von kurzer Dauer ist:
Während Sterne, die massereicher als acht Sonnenmassen sind, ihr Leben in dramatischen Supernovaexplosionen beenden, vertreiben weniger massive Sterne wie dieser allmählich ihre äußeren Schichten, was zu wunderschönen planetarischen Nebeln führt. Frühere Untersuchungen von Pi1 Gruis ergaben, dass sich eine Hülle aus Material 0,9 Lichtjahre vom Zentralstern entfernt befindet, von der angenommen wurde, dass sie vor etwa 20.000 Jahren ausgestoßen wurde. Diese relativ kurze Zeitspanne im Leben eines Sterns dauert nur wenige Zehntausende von Jahren - verglichen mit der Gesamtlebensdauer von mehreren Milliarden - und diese Beobachtungen offenbaren eine neue Methode zur Untersuchung dieser flüchtigen roten Riesenphase.
Das Video unten von ESO vergrößert Pi1 Gruis.
Fazit: Zum ersten Mal sahen Astronomen riesige Blasen auf die Oberfläche eines Sterns jenseits unseres Sonnensystems aufsteigen. Der Stern ist ein alternder roter Riese, Pi1 Gruis, der etwa 530 Lichtjahre entfernt ist.
Quelle: Große Granulationszellen auf der Oberfläche des Riesensterns Pi1 Gruis