Een internationaal team van astronomen heeft de eerste gedetailleerde beelden gemaakt van het oppervlak van een gigantische ster buiten ons zonnestelsel, het onthullen van een bijna cirkelvormige, stofvrije atmosfeer met complexe gebieden van bewegend materiaal, bekend als convectiecellen of korrels, volgens een recente studie.

De gigantische ster, genaamd π1Gruis, is een van de sterren in het sterrenbeeld Grus (Latijn voor kraanvogel, een soort vogel), die op het zuidelijk halfrond kan worden waargenomen. Een geëvolueerde ster in de laatste grote levensfase, π1Gruis is 350 keer groter dan de zon en lijkt op wat onze zon over vijf miljard jaar aan het einde van zijn leven zal worden. Het bestuderen van deze ster geeft wetenschappers inzicht in de toekomstige activiteit, kenmerken en uiterlijk van de zon.

Convectie, de overdracht van warmte als gevolg van de bulkbeweging van moleculen in gassen en vloeistoffen, speelt een belangrijke rol in astrofysische processen, zoals energietransport, pulsatie en wind. De zon heeft ongeveer twee miljoen convectieve cellen die doorgaans 2, 000 kilometer breed, maar theoretici geloven dat gigantische en superreuzen slechts een paar grote convectieve cellen zouden moeten hebben vanwege hun lage zwaartekracht aan het oppervlak. Het bepalen van de convectie-eigenschappen van de meest geëvolueerde en superreuzen, zoals de grootte van korrels, was een uitdaging omdat hun oppervlakken vaak worden verduisterd door stof.

In dit onderzoek, de onderzoekers ontdekten dat het oppervlak van de gigantische ster π1Gruis een complex convectief patroon had en dat de typische korrel 1,2 x 10^11 meter horizontaal was of 27 procent van de diameter van de ster. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuur .

"Dit is de eerste keer dat we zo'n gigantische ster hebben die ondubbelzinnig wordt afgebeeld met dat detailniveau, " zei Dr. Fabien Baron, assistent-professor bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Georgia State University. "De reden is dat er een limiet is aan de details die we kunnen zien op basis van de grootte van de telescoop die voor de waarnemingen is gebruikt. Voor dit artikel, we gebruikten een interferometer. Het licht van verschillende telescopen wordt gecombineerd om de limiet van elke telescoop te overwinnen, waardoor een resolutie wordt bereikt die gelijk is aan die van een veel grotere telescoop."

De ster π1Gruis werd waargenomen met het PIONIER-instrument, die vier gecombineerde telescopen heeft, in Chili in september 2014. Baron, die gespecialiseerd is in het maken van afbeeldingen, gebruikte interferometrische gegevens, beeldreconstructiesoftware en algoritmen om beelden van het steroppervlak samen te stellen. Interferometrie is relatief nieuw in de astronomie, en Georgia State's Center for High Angular Resolution Astronomy array was de eerste faciliteit die interferometrie gebruikte om in 2007 een afbeelding te maken van een ster die lijkt op de zon.

Deze studie was ook de eerste die theorieën bevestigde over de kenmerken van korrels op reuzensterren.

"Deze afbeeldingen zijn belangrijk omdat de grootte en het aantal korrels op het oppervlak eigenlijk heel goed passen bij modellen die voorspellen wat we zouden moeten zien, ' zei Baron. 'Dat vertelt ons dat onze modellen van sterren niet ver van de werkelijkheid verwijderd zijn. We zijn waarschijnlijk op de goede weg om dit soort sterren te begrijpen."

De gedetailleerde afbeeldingen toonden ook verschillende kleuren op het oppervlak van de ster, die overeenkomen met wisselende temperaturen. Een ster heeft niet overal dezelfde oppervlaktetemperatuur, en het oppervlak biedt onze enige aanwijzingen om het inwendige ervan te begrijpen. Terwijl de temperaturen stijgen en dalen, hoe heter, meer vloeiende gebieden worden helderdere kleuren (zoals wit) en hoe koeler, meer dichte gebieden worden donkerdere kleuren (zoals rood).

In de toekomst, de onderzoekers willen nog gedetailleerdere beelden maken van het oppervlak van reuzensterren en de evolutie van deze korrels continu volgen, in plaats van alleen snapshot-afbeeldingen te krijgen.