Olbrzymia atmosfera Antaresa w falach radiowych

Międzynarodowy zespół astronomów stworzył najbardziej szczegółową mapę atmosfery czerwonego nadolbrzyma znajdującego się w sercu gwiazdozbioru Skorpiona – gwiazdy Antares. Bezprecedensowa czułość i rozdzielczość radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Very Large Array (VLA) ujawniły wielkość i temperaturę atmosfery Antaresa sięgającej znacznie dalej niż sama powierzchnią gwiazdy.

Czerwone nadolbrzymy, takie jak Antares czy jego znana “kuzynka” Betelgeza, są ogromnymi, stosunkowo zimnymi gwiazdami znajdującymi się u kresu ich życia. Znajdują się na ostatniej prostej do wyczerpania paliwa i efektowanego finału w postaci wybuchu supernowej. Wraz z swoimi gigantycznymi wiatrami gwiezdnymi wystrzeliwują ciężkie pierwiastki w kosmos, odgrywając w ten sposób istotną rolę w dostarczaniu niezbędnych elementów budulcowych dla życia we wszechświecie. Jednak tajemnicą nadal pozostaje sposób, w jaki napędzane są te ogromne wiatry. Szczegółowe badanie atmosfery Antaresa, stanowi poważny krok w kierunku uzyskania odpowiedzi.

Mapa Antaresa uzyskana za pomocą ALMA i VLA jest najbardziej szczegółową mapą radiową spośród wszystkich gwiazd innych niż Słońce. ALMA obserwował Antaresa blisko swojej powierzchni (jego fotosfery) na krótszych długościach fal, a dłuższe fale obserwowane przez VLA ujawniły atmosferę gwiazdy sięgającą dalej. W świetle widzialnym, średnica Antaresa jest ponad 700 razy większa niż Słońce (według niektórych danych nawet 880 razy). W momencie kiedy ALMA i VLA ujawniły atmosferę gwiazdy w zakresie fal radiowym, nadolbrzym okazał się jeszcze bardziej okazały.

„Rozmiar gwiazdy może się znacznie różnić w zależności od długości fali, którą obserwujemy” – wyjaśnił Eamon O’Gorman z Dublin Institute for Advanced Studies w Irlandii i główny autor badania opublikowanego 16 czerwca numeru czasopisma Astronomy & Astrophysics. „Dłuższe fale VLA ujawniły atmosferę nadolbrzyma prawie 12 razy większą od promienia samej gwiazdy”.

Radioteleskopy mierzyły temperaturę gazu i plazmy w atmosferze Antaresa. Największa wartość temperatury wykryta została w chromosferze gwiazdy. Jest to obszar nad powierzchnią, który jest podgrzewany przez pole magnetyczne i fale uderzeniowe wytwarzane przez konwekcję na powierzchni gwiazdy – co może przypominać “bulgotanie” w garnku z wrzącą wodą. Niewiele wiadomo o chromosferach gwiazd poza Słońcem i po raz pierwszy region ten został wykryty przy pomocy fal radiowych.

Artystyczna wizualizacja atmosfery Antaresa na podstawie badań. NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Dzięki ALMA i VLA naukowcy odkryli, że chromosfera Antaresa rozciąga się do 2,5-krotności promienia gwiazdy (chromosfera naszego Słońca to tylko 1/200 promienia). Odkryli również, że temperatura chromosfery jest niższa niż sugerowały to wcześniejsze obserwacje optyczne i ultrafioletowe. Temperatura osiąga wartość szczytową 3500 stopni Celsjusza (6400 stopni Fahrenheita), po czym stopniowo maleje. Dla porównania, chromosfera Słońca osiąga temperatury prawie 20.000 stopni Celsjusza.

„Odkryliśmy, że chromosfera jest„ letnia” w gwiezdnej skali” – powiedział O’Gorman. „Różnicę z wcześniejszymi badaniami można wytłumaczyć tym, że nasze pomiary radiowe są dokładnym termometrem dla większości gazu i plazmy w atmosferze gwiazdy, podczas gdy obserwacje optyczne i ultrafioletowe są wrażliwe tylko na bardzo gorący gaz i plazmę”.

„Uważamy, że czerwone nadolbrzymie gwiazdy, takie jak Antares i Betelgeza, mają niejednorodną atmosferę” – powiedział współautor badania Keiichi Ohnaka z Universidad Católica del Norte w Chile, który wcześniej obserwował atmosferę Antaresa w świetle podczerwonym. „Wyobraź sobie, że ich atmosfera jest obrazem złożonym z wielu kropek o różnych kolorach, reprezentujących różne temperatury. Większość obrazu zawiera kropki letniego gazu, które widzą radioteleskopy, ale są też zimne kropki, które widzą tylko teleskopy podczerwone, i gorące punkty, które widzą teleskopy pracujące w zakresie UV. W tej chwili nie możemy obserwować tych punktów indywidualnie, ale chcemy tego spróbować w przyszłych badaniach.”

W danych ALMA i VLA astronomowie po raz pierwszy dostrzegli wyraźne rozróżnienie między chromosferą a regionem, w którym zaczynają powstawać wiatry gwiazdowe. Na zdjęciu VLA widoczny jest ogromny wiatr, wyrzucony z Antaresa i oświetlony przez swoją mniejszą, ale gorętszą towarzyszącą gwiazdę Antares B. „Kiedy byłem studentem, marzyłem o takich danych” – powiedział współautor Graham Harper z University of Colorado, Boulder. „Znajomość rzeczywistych rozmiarów i temperatur stref atmosferycznych daje nam wskazówkę, w jaki sposób te ogromne wiatry zaczynają się formować i jak duża masa jest wyrzucana”.

„Nasze wrodzone rozumienie nocnego nieba polega na tym, że gwiazdy są tylko punktami świetlnymi. Fakt, że możemy szczegółowo mapować atmosferę tych nadolbrzymich gwiazd, jest prawdziwym świadectwem postępu technologicznego w interferometrii – powiedział Chris Carilli z National Radio Astronomy Observatory.


https://phys.org/news/2020-06-supergiant-atmosphere-antares-revealed-radio.html

Może Ci się również spodoba

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.