Międzynarodowy zespół astronomów stworzył najbardziej szczegółową mapę atmosfery czerwonego nadolbrzyma – Antaresa. Doskonała czułość i rozdzielczość zarówno ALMA jak i VLA ukazały rozmiar i temperaturę atmosfery Antaresa tuż nad powierzchnią gwiazdy, na całej powierzchni jej chromosfery aż do regionu wiatru.
Czerwone nadolbrzymy, takie jak Antares i jego bardziej znana kuzynka Betelgeza, są ogromnymi, stosunkowo zimnymi gwiazdami zbliżającymi się do końca swojego życia. Są na najlepszej drodze do wyczerpania paliwa, zapadnięcia się i stania się supernowymi. Poprzez swoje potężne wiatry gwiazdowe wypuszczają w kosmos ciężkie pierwiastki, odgrywając tym samym ważną rolę w dostarczaniu niezbędnych budulców dla życia we Wszechświecie. Ale tajemnicą jest, w jaki sposób uruchamiają te olbrzymie wiatry. Szczegółowe badanie atmosfery Antaresa, najbliższego Ziemi nadolbrzyma, stanowi kluczowy krok w kierunku znalezienia odpowiedzi na to pytanie.
Mapa Antaresa wykonana przez ALMA i VLA jest najbardziej szczegółową mapą radiową spośród wszystkich gwiazd innych niż Słońce. ALMA obserwowała Antaresa blisko jego fotosfery (powierzchni) na krótszych długościach fal, a na dłuższych był obserwowany przez VLA, który pokazał jego atmosferę jeszcze dalej. W świetle widzialnym średnica Antaresa jest 700 razy większa niż Słońca. Ale kiedy ALMA i VLA ukazały jego atmosferę w promieniowaniu radiowym, nadolbrzym okazał się jeszcze bardziej ogromny.
Rozmiar gwiazdy może się znacznie różnić w zależności od długości fali, na jakiej obserwujemy. Dłuższe fale VLA pokazały atmosferę nadolbrzyma sięgającą blisko 12-krotności jego promienia – wyjaśnia Eamon O’Gorman z Dublin Institute for Advanced Studies w Irlandii, główny autor badania opublikowanego 16 czerwca w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Teleskopy radiowe mierzyły temperatury 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 energiczną konwekcję płonącą na powierzchni gwiazdy. Niewiele wiadomo o chromosferach i po raz pierwszy region ten został wykryty na falach radiowych.
Dzięki ALMA i VLA naukowcy odkryli, że chromosfera gwiazdy rozciąga się do 2,5-krotności jej promienia (chromosfera Słońca ma zaledwie 1/200 promienia). Odkryli również, że temperatura chromosfery jest niższa, niż sugerowały to wcześniejsze obserwacje optyczne i UV. Temperatura osiąga wartość szczytową 3500 stopni Celsjusza, po czym stopniowo maleje. Dla porównania, chromosfera Słońca osiąga temperaturę prawie 20 000 stopni Celsjusza.
Uważamy, że czerwone nadolbrzymy, takie jak Antares i Betelgeza, mają niejednorodną atmosferę. Wyobraź sobie, że ich atmosfera jest obrazem złożonym 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 na podczerwień, i gorące kropki, które widzą teleskopy UV. W tej chwili nie możemy obserwować tych kropek indywidualnie, ale chcemy tego spróbować w przyszłych badaniach – powiedział współautor pracy, Keiichi Ohnaka z Universidad Católica del Norte w Chile, który wcześniej obserwował atmosferę Antaresa w świetle podczerwonym.
W danych z ALMA i VLA astronomowie po raz pierwszy dostrzegli wyraźne różnice między chromosferą a regionem, w którym zaczynają powstawać wiatry.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Supergiant Atmosphere of Antares Revealed by Radio Telescopes
ALMA and VLA reveal the lukewarm chromospheres of the nearby red supergiants Antares and Betelgeuse
Źródło: NRAO
Na ilustracji: Wizja artystyczna atmosfery Antaresa. Źródło: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
