Quando si tratta di guardare oltre il nostro Sistema Solare, gli astronomi sono spesso costretti a teorizzare su ciò che non sanno sulla base di ciò che fanno. In breve, devono fare affidamento su ciò che abbiamo imparato studiando il Sole e i pianeti dal nostro Sistema Solare al fine di formulare ipotesi su come si siano formati ed evoluti altri sistemi stellari e i loro rispettivi corpi.
Ad esempio, gli astronomi hanno imparato molto dal nostro Sole su come la convezione gioca un ruolo importante nella vita delle stelle. Fino ad ora, non sono stati in grado di condurre studi dettagliati sulle superfici di altre stelle a causa delle loro distanze e dei fattori oscuranti. Tuttavia, in un primo momento storico, un team internazionale di scienziati ha recentemente creato le prime immagini dettagliate della superficie di una stella gigante rossa situata a circa 530 anni luce di distanza.
Lo studio è recentemente apparso sulla rivista scientificaNatura sotto il titolo "Grandi celle di granulazione sulla superficie della stella gigante Π¹ Gruis". Lo studio è stato condotto da Claudia Paladini dell'Université libre de Bruxelles e ha incluso membri dell'Osservatorio europeo meridionale, l'Université de Nice Sophia-Antipolis, la Georgia State University, l'Université Grenoble Alpes, l'Università di Uppsala, l'Università di Vienna e l'Università di Exeter.
Per motivi di studio, il team ha utilizzato lo strumento di precisione per imaging a infrarossi nel vicino infrarosso (PIONIER) sullo strumento Very Large Telescope Interferometer (VLTI) dell'ESO per osservare la stella nota come uis¹ Gruis. Situato a 530 anni luce dalla Terra nella costellazione di Grus (The Crane), Π1 Gruis è un grande gigante rosso. Sebbene abbia la stessa massa del nostro Sole, è 350 volte più grande e diverse migliaia di volte più luminosa.
Per decenni, gli astronomi hanno cercato di saperne di più sulle proprietà di convezione e sull'evoluzione delle stelle studiando i giganti rossi. Queste sono le stelle principali della sequenza quando hanno esaurito il loro combustibile a idrogeno e si espandono fino a diventare centinaia di volte il loro diametro normale. Sfortunatamente, studiare le proprietà di convezione della maggior parte delle stelle supergiganti è stato impegnativo perché le loro superfici sono spesso oscurate dalla polvere.
Dopo aver ottenuto i dati interferometrici su Π1 Gruis, nel settembre 2014, il team ha quindi fatto affidamento sul software e sugli algoritmi per la ricostruzione delle immagini per comporre le immagini della superficie della stella. Ciò ha permesso al team di determinare i modelli di convezione della stella individuando i suoi "granuli", i grandi punti granulosi sulla superficie che indicano la parte superiore di una cellula convettiva.
Questa è stata la prima volta che tali immagini sono state create e rappresentano un'importante svolta quando si tratta della nostra comprensione di come le stelle invecchiano e si evolvono. Come ha spiegato il dott. Fabien Baron, assistente professore alla Georgia State University e coautore dello studio:
“Questa è la prima volta che abbiamo una stella così gigante che viene ripresa in modo inequivocabile con quel livello di dettagli. Il motivo è che esiste un limite ai dettagli che possiamo vedere in base alle dimensioni del telescopio utilizzato per le osservazioni. Per questo documento, abbiamo usato un interferometro. La luce di diversi telescopi viene combinata per superare il limite di ciascun telescopio, ottenendo così una risoluzione equivalente a quella di un telescopio molto più grande. "
Questo studio è particolarmente significativo perché Π1 Gruis nell'ultima grande fase della vita e assomiglia a come sarà il nostro Sole quando sarà alla fine della sua vita. In altre parole, quando il nostro Sole esaurisce il suo combustibile a idrogeno in circa cinque miliardi di anni, si espanderà in modo significativo per diventare una stella gigante rossa. A questo punto, sarà abbastanza grande da comprendere Mercurio, Venere e forse anche la Terra.
Di conseguenza, studiare questa stella fornirà agli scienziati informazioni sull'attività, le caratteristiche e l'aspetto futuri del nostro Sole. Ad esempio, il nostro Sole ha circa due milioni di cellule convettive che misurano in genere 2.000 km (1243 mi) di diametro. Sulla base del loro studio, il team stima che la superficie di Π1 Gruis ha un complesso schema convettivo, con granuli che misurano circa 1,2 x 10 ^ 8 km (62.137.119 mi) in orizzontale o il 27 percento del diametro della stella.
Ciò è coerente con ciò che gli astronomi hanno previsto, secondo cui le stelle giganti e supergiganti dovrebbero avere solo poche grandi cellule convettive a causa della loro bassa gravità superficiale. Come ha indicato il barone:
“Queste immagini sono importanti perché le dimensioni e il numero di granuli sulla superficie si adattano molto bene ai modelli che prevedono ciò che dovremmo vedere. Questo ci dice che i nostri modelli di stelle non sono lontani dalla realtà. Probabilmente siamo sulla buona strada per capire questo tipo di stelle ".
La mappa dettagliata indicava anche differenze nella temperatura superficiale, che erano evidenti dai diversi colori sulla superficie della stella. Ciò è anche coerente con ciò che sappiamo delle stelle, dove le variazioni di temperatura sono indicative dei processi che si stanno verificando all'interno. Quando le temperature aumentano e diminuiscono, le aree più calde e più fluide diventano più luminose (apparendo bianche) mentre le aree più fredde e più dense diventano più scure (rosse).
Guardando al futuro, Paladini e il suo team vogliono creare immagini ancora più dettagliate della superficie di stelle giganti. Lo scopo principale di questo è di essere in grado di seguire l'evoluzione di questi granuli continuamente, piuttosto che semplicemente ottenere istantanee di diversi punti nel tempo.
Da questi e studi simili, è probabile che non solo impareremo di più sulla formazione e l'evoluzione di diversi tipi di stelle nel nostro Universo; siamo anche sicuri di capire meglio a cosa serve il nostro Sistema Solare.
