Astronomen die ESO's Very Large Telescope gebruiken, hebben voor het eerst rechtstreeks granulatiepatronen waargenomen op het oppervlak van een ster buiten het zonnestelsel:de verouderende rode reus π1 Gruis. Deze opmerkelijke nieuwe afbeelding van het PIONIER-instrument onthult de convectieve cellen die het oppervlak van deze enorme ster vormen, die 700 keer de diameter van de zon heeft. Elke cel beslaat meer dan een kwart van de diameter van de ster en meet ongeveer 120 miljoen kilometer.

Gelegen op 530 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Grus (De kraanvogel), π1 Gruis is een coole rode reus. Het heeft ongeveer dezelfde massa als onze zon, maar is 700 keer groter en enkele duizenden keer zo helder. Onze zon zal in ongeveer vijf miljard jaar opzwellen en een soortgelijke rode reuzenster worden.

Een internationaal team van astronomen onder leiding van Claudia Paladini (ESO) gebruikte het PIONIER-instrument van ESO's Very Large Telescope om π1 Gruis gedetailleerder dan ooit tevoren waar te nemen. Ze ontdekten dat het oppervlak van deze rode reus maar een paar convectieve cellen heeft, of korrels, die elk ongeveer 120 miljoen kilometer breed zijn - ongeveer een kwart van de diameter van de ster. Slechts één van deze korrels zou zich uitstrekken van de zon tot voorbij Venus. De oppervlakken - bekend als fotosferen - van veel reuzensterren worden verduisterd door stof, wat waarnemingen belemmert. Echter, in het geval van π1 Gruis, hoewel stof ver van de ster aanwezig is, het heeft geen significant effect op de nieuwe infraroodwaarnemingen.

Toen π1 Gruis lang geleden geen waterstof meer had om te verbranden, deze oude ster stopte met de eerste fase van zijn kernfusieprogramma. Het kromp ineen toen het geen energie meer had, waardoor het opwarmt tot meer dan 100 miljoen graden. Deze extreme temperaturen waren de brandstof voor de volgende fase van de ster toen hij helium begon te fuseren tot zwaardere atomen zoals koolstof en zuurstof. Deze intens hete kern verdreef vervolgens de buitenste lagen van de ster, waardoor het honderden keren groter wordt dan zijn oorspronkelijke grootte. De ster die we vandaag zien is een variabele rode reus. Tot nu, het oppervlak van een van deze sterren is nog nooit in detail in beeld gebracht.

Ter vergelijking, de fotosfeer van de zon bevat ongeveer twee miljoen convectieve cellen, met typische diameters van slechts 1500 kilometer. De enorme verschillen in grootte in de convectieve cellen van deze twee sterren kunnen gedeeltelijk worden verklaard door hun variërende oppervlaktezwaartekracht. π1 Gruis is slechts 1,5 keer de massa van de zon, maar veel groter, wat resulteert in een veel lagere zwaartekracht en slechts een paar, extreem groot, korrels.

Terwijl sterren zwaarder dan acht zonsmassa's hun leven beëindigen in dramatische supernova-explosies, minder massieve sterren zoals deze verdrijven geleidelijk hun buitenste lagen, resulterend in prachtige planetaire nevels. Eerdere studies van π1 Gruis vonden een schil van materiaal op 0,9 lichtjaar van de centrale ster, vermoedelijk ongeveer 20 000 jaar geleden uitgeworpen. Deze relatief korte periode in het leven van een ster duurt slechts enkele tienduizenden jaren - vergeleken met de totale levensduur van enkele miljarden - en deze waarnemingen onthullen een nieuwe methode voor het onderzoeken van deze vluchtige rode reuzenfase.

Dit onderzoek werd gepresenteerd in een paper "Grote granulatiecellen op het oppervlak van de reuzenster π1 Gruis", door C. Paladini et al., gepubliceerd in het tijdschrift Natuur op 21 december 2017.