Що стосується того, щоб шукати поза нашою Сонячною системою, астрономи часто змушені теоретизувати те, чого вони не знають, виходячи з того, що роблять. Коротше кажучи, вони повинні спиратися на те, що ми навчились вивчати Сонце та планети з нашої Сонячної системи для того, щоб зробити освічені здогадки про те, як формувалися та еволюціонували інші зіркові системи та їх відповідні тіла.
Наприклад, астрономи багато чого дізналися від нашого Сонця про те, як конвекція відіграє головну роль у житті зірок. До цих пір вони не мали змоги провести детальні дослідження поверхонь інших зірок через їх відстань та незрозумілих факторів. Однак, в історичному першому, міжнародна команда вчених нещодавно створила перші детальні зображення поверхні червоної зірки-гіганта, розташованої приблизно за 530 світлових років.
Дослідження нещодавно з’явилося в науковому журналіПрирода під назвою «Клітини великого грануляції на поверхні гігантської зірки Π¹ Грюїс». Дослідженням керувала Клавдія Паладіні з Université libre de Bruxelles і включала членів Європейської південної обсерваторії, Софійсько-Антиполісського університету, університету штату Джорджія, Університету Гренобль Альп, Університету Упсали, Віденського університету та університету Ексетера.
Заради свого дослідження команда використовувала прилад точного інтегрального оптичного зображення з ближньою інфрачервоною діагностикою (PIONIER) на дуже великому телескопному інтерферометрі (VLTI) ESO для спостереження за зіркою, відомою як Π¹ Gruis. Розташований за 530 світлових років від Землі в сузір'ї Груса (Журавля), Π1 Гройс - крутий червоний гігант. Хоча вона така ж маса, як і наше Сонце, вона в 350 разів більша і в кілька тисяч разів яскравіша.
Десятиліттями астрономи прагнули дізнатися більше про конвекційні властивості та еволюцію зірок, вивчаючи червоних гігантів. Це те, що стає основними зірками послідовностей, коли вони вичерпали водневе паливо і розширюються, стаючи в сотні разів більше від свого нормального діаметра. На жаль, вивчення конвекційних властивостей більшості надгігантських зірок складно, оскільки їх поверхні часто затьмарені пилом.
Після отримання інтерферометричних даних про Π1 Груй у вересні 2014 року тоді команда покладалася на програмне забезпечення та алгоритми для реконструкції зображень, щоб скласти зображення поверхні зірки. Це дозволило команді визначити структури конвекції зірки, вибравши її «гранули», великі зернисті плями на поверхні, які вказують на верхню частину конвективної комірки.
Це вперше було створено подібні образи та являють собою головний прорив, коли йдеться про наше розуміння того, як зірки старіють та розвиваються. Як пояснив доктор Фаб'єн Барон, доцент Державного університету Джорджії та співавтор дослідження, пояснив:
«Це перший раз, коли ми маємо таку гігантську зірку, яку однозначно зображують з таким рівнем деталей. Причиною є обмеження деталей, які ми можемо побачити, виходячи з розміру телескопа, який використовується для спостережень. Для цієї роботи ми використовували інтерферометр. Світло від декількох телескопів поєднується для подолання межі кожного телескопа, таким чином, досягається роздільна здатність, еквівалентна дозволу набагато більшого телескопа. "
Це дослідження особливо важливе, оскільки Π1 Гріс в останній важливій фазі життя і нагадує, як виглядатиме наше Сонце, коли воно буде наприкінці свого життя. Іншими словами, коли наше Сонце вичерпає водневе паливо приблизно за п’ять мільярдів років, воно значно розшириться і стане червоною зіркою гіганта. У цей момент вона буде достатньо великою, щоб охопити Меркурій, Венеру та, можливо, навіть Землю.
Як результат, вивчення цієї зірки дасть вченим уявлення про майбутню діяльність, характеристики та зовнішній вигляд нашого Сонця. Наприклад, у нашого Сонця є близько двох мільйонів конвективних клітин, які зазвичай вимірюють в діаметрі 2000 км (1243 милі). На основі свого дослідження команда оцінює, що поверхня Π1 Гріс має складний конвективний малюнок, гранули розміром приблизно 1,2 х 10 ^ 8 км (62,137,119 миль) горизонтально або 27 відсотків діаметра зірки.
Це узгоджується з тим, що передбачили астрономи, а саме те, що гігантські та надгігантські зірки повинні мати лише кілька великих конвективних клітин через низьку поверхневу силу. Як вказував Барон:
"Ці зображення важливі, оскільки розмір і кількість гранул на поверхні насправді добре поєднуються з моделями, які передбачають, що ми повинні бачити. Це говорить про те, що наші моделі зірок недалеко від реальності. Ми, мабуть, на правильному шляху, щоб зрозуміти такі зірки. "
Детальна карта також вказувала на різницю температури поверхні, що було видно з різних кольорів на поверхні зірки. Це також відповідає тому, що ми знаємо про зірки, де перепади температур вказують на процеси, що відбуваються всередині. Із підвищенням температури та падінням температури більш гарячі та більш рідкі ділянки стають яскравішими (з’являються білі), а холодніші та щільніші ділянки стають темнішими (червоними).
Забігаючи наперед, Паладіні та її команда хочуть створити ще більш детальні зображення поверхні гігантських зірок. Основна мета цього полягає в тому, щоб мати можливість постійно слідкувати за еволюцією цих гранул, а не просто отримувати знімки різних моментів часу.
З цих та подібних досліджень ми не тільки дізнаємось більше про утворення та еволюцію різних типів зірок у нашому Всесвіті; ми також впевнені, щоб краще зрозуміти, для чого потрібна наша Сонячна система.
