Астрономы впервые запечатлели бурлящую поверхность далёкой звезды — она в 300 раз больше Солнца

Астрономы впервые получили возможность наблюдать в деталях, как «кипит» поверхность звезды за пределами Солнечной системы. Снимки, сделанные радиотелескопами ALMA в Чили, фиксируют движение гигантских плазменных пузырей на красном гиганте R Золотой Рыбы. Эти конвективные ячейки, размером в 75 раз превышающие диаметр нашего Солнца, не только демонстрируют фундаментальные процессы звездной физики, но и позволяют заглянуть в далекое будущее самой Земли, когда Солнце превратится в такого же гиганта.

Пульс гиганта: как ученые «увидели» невидимое

До сих пор детальное изучение звездной конвекции — процесса переноса энергии из недр светила к его поверхности — было возможно исключительно на примере Солнца. Благодаря данным, собранным с июля по август 2023 года, исследователи из Технологического университета Чалмерса смогли создать покадровую анимацию бурления на поверхности звезды R Золотой Рыбы (HD 29712), расположенной в 200 световых годах от Земли в созвездии Золотой Рыбы. Видеоряд демонстрирует, как раскаленная плазма поднимается, остывает и опускается обратно, формируя цикл, длящийся около месяца.

Скорость эволюции: почему звезда «спешит»

Ключевой неожиданностью для астрофизиков стала скорость этого процесса. На Солнце аналогичные конвективные движения занимают гораздо больше времени. Согласно расчетам группы под руководством профессора Воутера Влеммингса, цикл на R Золотой Рыбы значительно короче солнечного. Этот факт ставит перед наукой новый вопрос: как именно меняются механизмы теплопереноса по мере старения светила? «Похоже, что конвекция меняется по мере старения звезды способами, которые мы пока не понимаем», — отмечает профессор Влеммингс.

Масса R Золотой Рыбы почти идентична солнечной, однако ее радиус в 300 раз больше. Это делает красный гигант идеальной «машиной времени» для прогноза событий, которые ожидают нашу планетную систему. Примерно через пять миллиардов лет Солнце, увеличившись в размерах, поглотит орбиты Меркурия и Венеры, а его внешние слои придут в такое же турбулентное движение.

Загадка вращения: исключение или правило?

Исследование не ограничилось только визуализацией пузырей. Команда Влеммингса подтвердила аномально высокую скорость вращения красного гиганта — как минимум в 100 раз быстрее, чем предсказывают стандартные модели. Ранее выдвигалась гипотеза, что иллюзию быстрого вращения создает именно турбулентная поверхность. Однако новые данные по R Золотой Рыбы опровергают это предположение для данного объекта. Это открытие имеет прямое отношение к другому известному красному гиганту — Бетельгейзе, чье аномальное вращение также долгое время ставило ученых в тупик.

С начала июля по август прошлого года астрономы смогли не только зафиксировать движение плазмы, но и исключить версию о том, что высокая скорость вращения является оптическим эффектом, создаваемым кипящей поверхностью. Подобная гипотеза недавно рассматривалась для Бетельгейзе, что указывает на возможную системную проблему в понимании эволюции звезд-гигантов.

Покадровое видео, собранное из изображений, полученных сетью радиотелескопов Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), демонстрирует пузыри плазмы, приводимые в движение теплом, поднимающимся из ядра звезды. «Первый раз кипящая поверхность настоящей звезды может быть показана таким образом. Мы не ожидали, что данные будут настолько высокого качества, что мы сможем увидеть так много деталей конвекции на поверхности звезды», — поделился ведущий автор исследования Воутер Влеммингс.