320 ljusår från jorden, stjärnan W Hydrae är några miljarder år längre bort än solen i sitt liv. För jämförelse, den prickade ringen visar storleken på jordens bana runt solen, sett från en vinkel. Kredit:Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings
Ett Chalmers-ledda team av astronomer har för första gången observerat detaljer på ytan av en åldrande stjärna med samma massa som solen. ALMAs bilder visar att stjärnan är en jätte, dess diameter dubbelt så stor som jordens omloppsbana runt solen; de rapporterar att stjärnans atmosfär påverkas av kraftfulla, oväntade chockvågor. Forskningen publicerades i Natur astronomi .
Laget, ledd av Wouter Vlemmings från Chalmers tekniska högskola, använde Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) för att göra de skarpaste observationerna hittills av en stjärna med samma ursprungliga massa som solen. De nya bilderna visar för första gången detaljer på ytan av den röda jätten W Hydrae, 320 ljusår bort i stjärnbilden Hydra.
W Hydrae är ett exempel på en AGB-stjärna (asymptotisk jättegren). Så gamla stjärnor är coola, ljus, och förlora massa via stjärnvindar. Namnet kommer från deras position på det berömda Hertzsprung-Russell-diagrammet, som klassificerar stjärnor efter deras ljusstyrka och temperatur.
"För oss, det är viktigt att studera inte bara hur röda jättar ser ut, men hur de förändras och hur de sådd galaxen med de element som är ingredienserna i livet. Genom att använda ALMAs antenner i deras högsta upplösningskonfiguration, vi kan nu göra de mest detaljerade observationerna någonsin av dessa coola och spännande stjärnor, säger Wouter Vlemmings.
Direkt avbildning av även de största och närmaste stjärnorna, är en utmaning för astronomer. I denna grafik, Alma-bilden av W Hydrae jämförs med de bästa bilderna hittills av andra stjärnor:den röda jätten R Doradus, de röda superjättarna Antares och Betelgeuse. En mängd olika bildtekniker och olika våglängder av ljus har använts för att skapa dessa bilder; jättestjärnor kan ha väldigt olika storlekar sett i olika våglängder. Vinkelstorlekarna på stjärnorna i Alpha Centauri, det närmaste stjärnsystemet, och dvärgplaneten Pluto (närmast jorden) visas för jämförelse. Kredit:ESO/K. Ohnaka (Antares); Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O'Gorman/P. Kervella (Betelgeuse); ESO (R Doradus); Alma (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings (W Hydrae)
Stjärnor som solen utvecklas över tidsskalor på många miljarder år. När de når hög ålder, de blir större, svalare och mer benägna att tappa massa i form av stjärnvindar. Stjärnor tillverkar viktiga grundämnen som kol och kväve. När de når det röda jättestadiet, dessa element släpps ut i rymden, redo att användas i efterföljande generationer av nya stjärnor.
ALMA:s bilder ger den klaraste bilden hittills av ytan på en röd jätte med en massa som liknar solen. Tidigare skarpa bilder har visat detaljer om mycket mer massiva, röda superjättestjärnor som Betelgeuse och Antares. Observationerna har också förvånat forskarna. Närvaron av en oväntat kompakt och ljus fläck ger bevis på att stjärnan har överraskande het gas i ett lager ovanför stjärnans yta, en kromosfär.
"Våra mätningar av den ljusa fläcken tyder på att det finns kraftfulla stötvågor i stjärnans atmosfär som når högre temperaturer än vad som förutsägs av nuvarande teoretiska modeller för AGB-stjärnor, " säger Theo Khouri, astronom på Chalmers och medlem i teamet.
Himlen runt W Hydrae, sett i synligt ljus. Kredit:Digitalized Sky Survey
En alternativ möjlighet är minst lika överraskande – att stjärnan genomgick en gigantisk flamma när observationerna gjordes. Forskarna gör nu nya observationer, både med ALMA och andra instrument, för att bättre förstå W Hydraes överraskande atmosfär. Iakttagelser som dessa, använder ALMAs högsta upplösningskonfiguration, är utmanande, men också givande, förklarar teammedlemmen Elvire De Beck, även astronom på Chalmers. "Det är ödmjukt att titta på vår bild av W Hydrae och se dess storlek jämfört med jordens omloppsbana. Vi är födda från material skapat i stjärnor som denna, så för oss är det spännande att ha utmaningen att förstå något som så berättar både om vårt ursprung och vår framtid, " hon säger.
Resultaten presenterades i tidningen "Den chockupphettade atmosfären av en asymptotisk jättegrenstjärna löst av ALMA, " publiceras online i Natur astronomi .
