Gigantyczne bąble na powierzchni czerwonego olbrzyma
Astronomowie wykorzystali należący do ESO teleskop VLT do pierwszych bezpośrednich obserwacji granulacji na powierzchni gwiazdy poza Układem Słonecznym - starzejącego się czerwonego olbrzyma π1 Gruis. Nowe zdjęcie z instrumentu PIONIER ukazuje komórki konwekcyjne tworzące powierzchnię tej gigantycznej gwiazdy o średnicy 350 razy większej niż rozmiary Słońca. Każda komórka pokrywa ponad jedną czwartą średnicy gwiazdy i mierzy około 120 milionów kilometrów.
Znajdująca się 530 lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Żurawia (łac. Grus), gwiazda π1 Gruis to chłodny czerwony olbrzym. Ma mniej więcej taką samą masę jak nasze Słońce, ale jest 350 razy większa i kilka tysięcy razy jaśniejsza. Słońce spuchnie i stanie się podobnym czerwonym olbrzymem za około pięć miliardów lat.
Międzynarodowy zespół astronomów, którym kierowała Claudia Paladini (ESO), użył instrument PIONIER na należącym do ESO teleskopie VLT, aby zaobserwować π1 Gruis bardziej szczegółowo niż do tej pory. Okazało się, że powierzchnia tego czerwonego olbrzyma ma zaledwie kilka komórek konwekcyjnych (granul), z których każda ma rozmiary około 120 milionów kilometrów - około jednej czwartej średnicy gwiazdy. Pojedyncza granula rozciągałaby się od Słońca poza orbitę Wenus. Powierzchnie - znane jako fotosfery - wielu olbrzymich gwiazd są przesłonięte przez pył, który utrudnia obserwacje. Jednak w przypadku π1 Gruis, pomimo iż pył występuje daleko od gwiazdy, nie ma znaczącego wpływu na nowe obserwacje w podczerwieni.
Gdy π1 Gruis dawno temu wyczerpała wodór do spalania, ta starożytna gwiazda ukończyła pierwszą fazę swojego programu syntezy jądrowej. Skurczyła się, gdy zabrakło energii, co spowodowało, że się rozgrzała do ponad 100 milionów stopni. Tak ekstremalna temperatura umożliwiła następną fazę i rozpoczęła się fuzja helu w cięższe pierwiastki, takie jak węgiel i tlen. Intensywnie gorące jądro odrzuciło następnie zewnętrzne warstwy, powodując że gwiazda napęczniała setki razy przewyższając swój pierwotny rozmiar. Obecnie obserwujemy ją jako zmiennego czerwonego olbrzyma. Do tej pory powierzchnia żadnej z takich gwiazd nie była nigdy szczegółowo sfotografowana.
Dla porównania, fotosfera Słońca zawiera około dwa miliony komórek konwekcyjnych o średnicach typowo ponad 1500 kilometrów. Gigantyczna różnica w komórkach konwekcyjnych pomiędzy tymi dwoma gwiazdami może być wyjaśniona częściowo przez ich różną grawitację powierzchniową. π1 ma masę około 1,5 razy większą niż masa Słońca, ale jest dużo większa, a w efekcie ma znacznie mniejszą grawitację powierzchniową i tylko kilka ekstremalnie wielkich granul.
Podczas gdy gwiazdy znacznie masywniejsze niż osiem mas Słońca kończą swój żywot w dramatycznych wybuchach supernowych, te mniej masywne stopniowo odrzucają swoje zewnętrzne warstwy, czego efektem są piękne mgławice planetarne. Wcześniejsze badania π1 Gruis pozwoliły odkryć otoczkę materii 0,9 roku świetlnego od gwiazdy centralnej. Przypuszcza się, że materia ta została odrzucona około 20 000 lat temu. Ten względnie krótki okres w życiu gwiazdy trwa tylko kilkadziesiąt tysięcy lat - w porównaniu z całkowitym czasem życia kilku miliardów lat - a opisane obserwacje są nową metodą badania takiej przelotnej fazy czerwonego olbrzyma.
