Międzynarodowy zespół astronomów stworzył najbardziej szczegółową mapę atmosfery gwiazdy Antares – czerwonego nadolbrzyma około 700 razy większego od naszego Słońca. Nowe obserwacje ujawniły, że atmosfera gwiazdy jest 12 razy większa od promienia samej gwiazdy. Gdyby umieścić czerwonego nadolbrzyma w miejscu Słońca, to zewnętrzna krawędź atmosfery kończyłaby się między orbitą Saturna i Urana.
Antares, widoczna gołym okiem najjaśniejsza gwiazda w gwiazdozbiorze Skorpiona, to czerwony nadolbrzym. Znajduje się około 550 lat świetlnych od Ziemi. Jest 700 razy większy od naszego Słońca i 12 razy masywniejszy. Czerwone nadolbrzymy są ogromnymi gwiazdami w końcowej fazie swojego życia. Charakteryzują się olbrzymimi rozmiarami, małą gęstością oraz stosunkowo niską temperaturą powierzchni. Gdy wypalą całe swoje paliwo, kończą w eksplozji supernowej.
Czerwone nadolbrzymy, jak Antares czy Betelgeza, wyrzucają w przestrzeń kosmiczną przy pomocy silnych wiatrów ciężkie pierwiastki. Jednak sama natura tych wiatrów gwiezdnych jest słabo poznana, co skłoniło naukowców do zbadania zjawiska, czego efektem jest publikacja w piśmie „Astronomy & Astrophysics”.
W nowych badaniach bezprecedensowa czułość i rozdzielczość radioteleskopów ALMA i VLA pozwoliły ujawnić wielkość i temperaturę atmosfery Antaresa tuż nad powierzchnią gwiazdy, na całej powierzchni jej chromosfery, aż po rejon emisji wiatru gwiezdnego. W wyniku analiz powstała najbardziej szczegółowa mapa atmosfery czerwonego nadolbrzyma. W rzeczywistości jest to najlepsza mapa radiowa jakiejkolwiek gwiazdy innej niż Słońce.
Jak widać w zakresie światła widzialnego, średnica Antaresa jest około 700 razy większa niż średnica naszego Słońca. Ale kiedy ALMA i VLA pokazały obrazowanie w zakresie długości fal radiowych, okazało się, że czerwony nadolbrzym jest jeszcze większy. - Rozmiar gwiazdy może się znacznie różnić w zależności od długości fali światła, w jakiej jest obserwowany - wyjaśnił Eamon O'Gorman z Dublin Institute for Advanced Studies w Irlandii, główny autor publikacji. - Dłuższe fale VLA ujawniły atmosferę nadolbrzyma rozciągającą się prawie 12 razy dalej niż sama gwiazda – dodał.
Gdyby Antares znajdował się w miejscu Słońca, sięgnąłby orbity Marsa, ale wraz ze swoją atmosferą, widzianą w zakresie fal radiowych, jej zewnętrzna warstwa kończyłaby się między orbitą Saturna i Urana, co doskonale przedstawia poniższa grafika.
Fot. NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Dzięki radioteleskopom uczeni poznali też temperaturę większości gazu i plazmy w atmosferze Antaresa. Najbardziej zauważalna była temperatura w chromosferze. Jest to obszar nad powierzchnią gwiazdy, który jest podgrzewany przez pola magnetyczne i fale uderzeniowe wytwarzane przez energiczny ruch komórek konwekcyjnych na powierzchni gwiazdy. Niewiele wiadomo o chromosferach gwiazd i w tych badaniach po raz pierwszy region ten został zbadany w falach radiowych.
Naukowcy odkryli, że chromosfera gwiazdy rozciąga się do około 2,5 promienia gwiazdy (chromosfera naszego Słońca sięga tylko 1/200 promienia Słońca). Odkryli również, że temperatura chromosfery jest niższa niż sugerowały to wcześniejsze obserwacje optyczne i w ultrafiolecie. Temperatura chromosfery Antaresa osiąga wartość szczytową około 3500 stopni Celsjusza. Dla porównania, chromosfera Słońca osiąga temperatury prawie 20 000 stopni Celsjusza.
- Odkryliśmy, że chromosfera jest „letnia”, a nie gorąca, mówiąc w skalach temperatur gwiazdowych - powiedział O'Gorman. Według niego różnica leży w urządzeniach pomiarowych. Wcześniejsze obserwacje były prowadzone w świetle ultrafioletowym i widzialnym. Takie podejście ma tendencję do wychwytywania najgorętszych miejsc na gwieździe i wokół niej. Przyrządy radiowe są wrażliwe na chłodniejszy materiał i z tego powodu były w stanie zobaczyć rozszerzającą się atmosferę.
- Uważamy, że czerwone nadolbrzymy, takie jak Antares i Betelgeza, mają niejednorodną atmosferę - wyjaśnił Keiichi Ohnaka z Universidad Católica del Norte w Chile, który wcześniej obserwował atmosferę Antaresa w świetle podczerwonym. - Wyobraźmy sobie, że ich atmosfera to obraz wykonany 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 w podczerwieni i gorące kropki, które widzą teleskopy UV. W tej chwili nie możemy obserwować tych kropek indywidualnie, ale chcemy tego spróbować w przyszłych badaniach – dodał.
W danych ALMA i VLA astronomowie dostrzegli też wyraźne rozróżnienie między chromosferą a regionem, w którym zaczynają powstawać wiatry gwiazdowe. - Kiedy byłem studentem marzyłem o takich danych. Znajomość rzeczywistych rozmiarów gwiazd i temperatur ich atmosfer daje nam wskazówkę, w jaki sposób te silne wiatry zaczynają się formować i jaka masa jest wyrzucana – powiedział Graham Harper z University of Colorado, Boulder, współautor publikacji.
- Mamy tendencję do postrzegania gwiazd jako świetlnych punktów na nocnym niebie. Fakt, że możemy szczegółowo mapować atmosferę Antaresa, jest prawdziwym świadectwem postępu technologicznego. Te obserwacje przybliżają Wszechświat do naszego własnego podwórka - zaznaczył Chris Carilli z National Radio Astronomy Observatory.
Źródło: National Radio Astronomy Observatory, fot. NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
