Астрономы при помощи радиотелескопа ALMA смогли впервые не только напрямую увидеть конвекционные ячейки в фотосфере другой звезды, но и оценить скорость движения плазмы в них и время перестройки структуры фотосферы. Результаты наблюдений за фотосферой красного гиганта R Золотой Рыбы ученые опубликовали в журнале Nature.
Получение прямых изображений внешних слоев других звезд — задача крайне трудная, но важная для точного определения параметров светил, механизмов их пульсаций, внутреннего переноса энергии от ядра к внешним слоям и активности, связанной с магнитными полями. Лучше всего для таких наблюдений, проводимых при помощи крупных наземных телескопов или интерферометров, подходят очень крупные звезды, такие как гиганты или сверхгиганты.
Группа астрономов во главе с Воутером Флеммингсом (Wouter Vlemmings) из Технологического университета Чалмерса сообщила о наиболее подробных прямых наблюдениях динамики процессов в фотосфере звезды за пределами Солнечной системы. Их целью стал красный гигант R Золотой Рыбы, который при массе чуть больше солнечной обладает диаметром в 350 раз больше диаметра Солнца. Звезда находится в 180 световых годах от Солнца. Наблюдения за ней велись при помощи антенн наземного радиотелескопа ALMA в период с 2 июля по 2 августа 2023 года в субмиллиметровом диапазоне, с максимальным угловым разрешением в 8-25 миллисекунд дуги.
В фотосфере Солнца наблюдаются гранулы — плазменные образования, возникающие за счет конвекционных потоков. Подобные структуры наблюдались лишь еще на одной звезде ранее, их связывают с процессами теплопереноса в звезде и распределением в ней элементов, а также с возникновением звездных ветров. В ходе наблюдений за R Золотой Рыбы удалось не только обнаружить конвективные ячейки, но и впервые измерить скорость их движения.
Размер структур в фотосфере R Золотой Рыбы оценивается в 0,72 астрономической единицы. Скорость движения плазмы в фотосфере составляет от −18 до +20 километров в секунду (отрицательные значения соответствуют радиальному движению вглубь звезды), а перестройка структур в фотосфере занимает около 33 дней.
Исследователи также определили, что лишь очень малая доля плазмы может покинуть гравитационное поле звезды из-за ударных волн. Кроме того, структура конвекционных ячеек в фотосфере звезд асимптотической ветви гигантов хорошо согласуется по размерам с предсказаниями моделей, но отличается от предсказаний моделей для более массивных красных сверхгигантов.
Недавно ученые при помощи интерферометра CHARA смогли рассмотреть фотосферу другой звезды — Полярной. Это позволило уточнить ее массу.