Het maken van een 3D-kaart van onze melkweg zou gemakkelijker zijn als sommige sterren zich lang genoeg zouden gedragen om de afstanden tot hen te berekenen. Rode superreuzen zijn echter de dartele kinderen in de buurt als het gaat om het vastpinnen van hun exacte locatie. Dat komt omdat ze lijken rond te dansen, wat het moeilijk maakt om hun plaats in de ruimte te bepalen. Dat wiebelen is een kenmerk, geen bug, van deze massieve oude sterren, en wetenschappers willen begrijpen waarom.

Dus, net als bij andere uitdagende objecten in de melkweg, hebben astronomen zich tot computermodellen gewend om erachter te komen waarom. Bovendien gebruiken ze Gaia-missiepositiemetingen om grip te krijgen op waarom rode superreuzen lijken te dansen.

Inzicht in rode superreuzen

De populatie rode superreuzen heeft een aantal gemeenschappelijke kenmerken. Dit zijn sterren die minstens acht keer de massa van de zon hebben - ze zijn enorm. Een typische is minstens 700 tot 1000 keer de zonnediameter. Met 3500 K zijn ze veel koeler dan onze ~6000 K-ster, hoewel het meten van die temperaturen lastig is. Ze zijn superhelder in infrarood licht, maar zwakker in zichtbaar licht dan andere sterren. Ze variëren ook in hun helderheid, wat (voor sommigen van hen) te maken kan hebben met die dansende beweging. Daarover zo meteen meer.

Als de zon een rode superreus was, zou de aarde er niet zijn. Dat komt omdat de atmosfeer van de ster Mars zou hebben bereikt en onze planeet zou hebben opgeslokt. De bekendste voorbeelden van deze stellaire kolossen zijn Betelgeuze en Antares. Rode superreuzen bestaan ​​in het hele melkwegstelsel. Er is een populatie van hen die je 's nachts kunt zien in een nabijgelegen cluster genaamd Chi Persei. Het maakt deel uit van de bekende dubbele cluster.

De structuur van rode superreuzen

We hebben dus een populatie van sterren die zich niet gedragen zoals verwacht en zich niet lenen voor gemakkelijke metingen. Waarom is dat? Ze zijn zo veel gegroeid dat ze eindigen met een zeer lage zwaartekracht. Daarom worden hun convectieve cellen (de structuren die warmte van binnenuit naar het oppervlak transporteren) behoorlijk groot. Eén cel beslaat maar liefst 20-30% van de straal van de ster. Dat "onderbreekt" de helderheid van de ster.

De convectie verplaatst niet alleen warmte van binnen naar buiten, maar helpt de ster ook om materiaal in de nabije ruimte te werpen. En we hebben het ook niet over kleine poefs gas en plasma. Een rode superreus kan een miljard keer meer massa de ruimte in sturen dan de zon. Al die actie zorgt ervoor dat de ster schuimig lijkt en alsof het oppervlak waanzinnig kookt. In wezen zorgt het ervoor dat de positie van de ster lijkt te dansen in de lucht.

Rode superreuzen in het grote geheel van dingen

Rood superreus materiaal wordt onderdeel van de chemische "inventaris" van sterrenstelsels. De elementen die deze sterren creëren, worden nieuwe sterren en werelden. Het helpt dus om een ​​goed begrip te krijgen van hoe deze sterren hun massa tijdens hun leven verliezen. Het maakt allemaal deel uit van het begrijpen van de evolutie van sterren in de Melkweg en de impact ervan op de kosmische omgeving. Daarom willen astronomen de totale massa traceren die deze verouderende sterren de ruimte in blazen. Ze meten ook de stellaire windsnelheid en berekenen de geometrie van de wolk van "stermateriaal" die een rode superreus omhult.

Wat heeft dit nu met de dansactie te maken? Welnu, het koken van de convectiecellen en de opbouw van een materiaalschil rond de ster dragen bij aan de variabiliteit ervan. Dat wil zeggen, het beïnvloedt de helderheid in de loop van de tijd.

Een manier die astronomen gebruiken om de exacte positie van een ster te bepalen, is door het 'fotocentrum' te gebruiken. Dat is het centrum van het licht van de ster. Als de ster in helderheid varieert (om welke reden dan ook), verschuift dat fotocentrum. Het komt niet overeen met het zwaartepunt. (Dat is het gemeenschappelijke zwaartepunt tussen de ster en de rest van zijn systeem. Het is een onderdeel van afstandsmetingen.) In wezen varieert het fotocentrum als de helderheid van de ster verandert. In combinatie met de actie van de enorme convectiecellen lijkt de ster te dansen in de ruimte.

De dans verandert de geschatte afstand

Het rode superreus "positieprobleem" trok Andrea Chiavassa (Laboratoire Lagrange, de Exzellenzcluster ORIGINS en het Max Planck Institute for Astrophysics) aan. Zij en astronoom Rolf Kudritzki (Munich University of Observatory en het Institute of Hawai'i) en een wetenschappelijk team hebben simulaties gemaakt van de kokende oppervlakken en de variabiliteit van de helderheid van rode superreuzen.

"De synthetische kaarten tonen extreem onregelmatige oppervlakken, waar de grootste structuren evolueren op tijdschalen van maanden of zelfs jaren, terwijl kleinere structuren in de loop van enkele weken evolueren", zei Chiavassa. "Dit betekent dat de positie van de ster naar verwachting zal veranderen als functie van de tijd."

In hun Astronomy &Astrophysics studie vergeleek het team hun model met sterren in Chi Persei. Die cluster werd gemeten door de Gaia-satelliet, dus de posities van de meeste van zijn sterren zijn zeer nauwkeurig. Nou ja, alles behalve de rode superreuzen. "We ontdekten dat de positieonzekerheden van rode superreuzen veel groter zijn dan die van andere sterren. Dit bevestigt dat hun oppervlaktestructuren drastisch veranderen met de tijd, zoals voorspeld door onze berekeningen", legt Kudritzki uit.

Deze verandering in waarneembare positie biedt een oplossing voor het begrijpen van de verschuivende posities van rode superreuzen. Dat levert op zijn beurt moeilijkheden op bij het meten van exacte afstanden tot veel van deze sterren. Het huidige model geeft ook aanwijzingen voor de evolutie van deze objecten. Maar weten waardoor de sterren dansen, biedt een pad naar een oplossing bij het berekenen van hun afstanden. Toekomstige modellen zullen astronomen helpen die afstanden te verfijnen en meer inzicht te geven in wat er met deze sterren gebeurt naarmate ze ouder worden. + Verder verkennen

Chemische handtekeningen van ijzer voorspellen de temperatuur van de rode superreus