Een internationaal team van astronomen heeft de meest gedetailleerde kaart tot nu toe gemaakt van de atmosfeer van de rode superreus Antares. De ongekende gevoeligheid en resolutie van zowel de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) als de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) van de National Science Foundation onthulden de grootte en temperatuur van de atmosfeer van Antares van net boven het oppervlak van de ster, door zijn chromosfeer, en helemaal naar het windgebied.

Rode superreuzen, zoals Antares en zijn bekendere neef Betelgeuze, zijn enorm, relatief koude sterren aan het einde van hun leven. Ze zijn op weg om zonder brandstof te komen te zitten, instorten, en worden supernova's. Door hun enorme sterrenwinden, ze lanceren zware elementen de ruimte in, daardoor een belangrijke rol spelen bij het leveren van de essentiële bouwstenen voor het leven in het universum. Maar het is een raadsel hoe deze enorme winden worden gelanceerd. Een gedetailleerde studie van de atmosfeer van Antares, de dichtstbijzijnde superreus bij de aarde, een cruciale stap op weg naar een antwoord.

De ALMA- en VLA-kaart van Antares is de meest gedetailleerde radiokaart tot nu toe van alle sterren, anders dan de zon. ALMA observeerde Antares dicht bij het oppervlak (de optische fotosfeer) in kortere golflengten, en de langere golflengten die door de VLA werden waargenomen, onthulden de atmosfeer van de ster verder weg. Zoals gezien in zichtbaar licht, De diameter van Antares is ongeveer 700 keer groter dan de zon. Maar toen ALMA en de VLA hun atmosfeer in radiolicht onthulden, de superreus bleek nog gigantischer te zijn.

"De grootte van een ster kan dramatisch variëren, afhankelijk van de golflengte van het licht waarmee hij wordt waargenomen, " verklaarde Eamon O'Gorman van het Dublin Institute for Advanced Studies in Ierland en hoofdauteur van de studie gepubliceerd in de 16 juni-editie van het tijdschrift Astronomie en astrofysica . "De langere golflengten van de VLA onthulden de atmosfeer van de superreus tot bijna 12 keer de straal van de ster."

De radiotelescopen hebben de temperatuur gemeten van het grootste deel van het gas en plasma in de atmosfeer van Antares. Het meest opvallend was de temperatuur in de chromosfeer. Dit is het gebied boven het oppervlak van de ster dat wordt opgewarmd door magnetische velden en schokgolven die worden veroorzaakt door de krachtig kolkende convectie aan het steroppervlak - vergelijkbaar met de borrelende beweging in een pot kokend water. Er is niet veel bekend over chromosferen, en dit is de eerste keer dat dit gebied is gedetecteerd in radiogolven.

Dankzij ALMA en de VLA, de wetenschappers ontdekten dat de chromosfeer van de ster zich uitstrekt tot 2,5 keer de straal van de ster (de chromosfeer van onze zon is slechts 1/200ste van zijn straal). Ze ontdekten ook dat de temperatuur van de chromosfeer lager is dan eerdere optische en ultraviolette waarnemingen hebben gesuggereerd. De temperatuur piekt bij 3, 500 graden Celsius (6, 400 graden Fahrenheit), waarna het geleidelijk afneemt. Ter vergelijking, de chromosfeer van de zon bereikt temperaturen van bijna 20, 000 graden Celsius.

"We ontdekten dat de chromosfeer 'lauw' is in plaats van heet, bij stellaire temperaturen, " zei O'Gorman. "Het verschil kan worden verklaard omdat onze radiometingen een gevoelige thermometer zijn voor het grootste deel van het gas en plasma in de atmosfeer van de ster, terwijl eerdere optische en ultraviolette waarnemingen alleen gevoelig waren voor zeer heet gas en plasma."

"We denken dat rode superreussterren, zoals Antares en Betelgeuze, een inhomogene atmosfeer hebben, " zei co-auteur Keiichi Ohnaka van de Universidad Católica del Norte in Chili, die eerder de atmosfeer van Antares in infrarood licht heeft waargenomen. "Stel je voor dat hun atmosfeer een schilderij is dat is gemaakt van veel stippen van verschillende kleuren, verschillende temperaturen vertegenwoordigen. Het grootste deel van het schilderij bevat stippen van het lauwe gas dat radiotelescopen kunnen zien, maar er zijn ook koude stippen die alleen infraroodtelescopen kunnen zien, en hot dots die UV-telescopen zien. Op dit moment kunnen we deze stippen niet afzonderlijk waarnemen, maar dat willen we in toekomstige studies proberen."

In de ALMA- en VLA-gegevens astronomen zagen voor het eerst een duidelijk onderscheid tussen de chromosfeer en het gebied waar de wind zich begint te vormen. In de VLA-afbeelding, een enorme wind is zichtbaar, uit Antares geworpen en verlicht door zijn kleinere maar hetere metgezel Antares B.

“Toen ik student was, Ik droomde van zulke gegevens, " zei co-auteur Graham Harper van de Universiteit van Colorado, Kei. "Als we de werkelijke afmetingen en temperaturen van de atmosferische zones kennen, krijgen we een idee van hoe deze enorme winden zich beginnen te vormen en hoeveel massa er wordt uitgeworpen."

"Ons aangeboren begrip van de nachtelijke hemel is dat sterren slechts lichtpunten zijn. Het feit dat we de atmosferen van deze superreuzen in detail in kaart kunnen brengen, is een waar bewijs van technologische vooruitgang in interferometrie. Deze krachttoerwaarnemingen brengen het heelal dichtbij, recht in onze eigen achtertuin, " zei Chris Carilli van het National Radio Astronomy Observatory, die betrokken was bij de eerste waarnemingen van Betelgeuze op meerdere radiogolflengten met de VLA in 1998.