Voor het eerst hebben astronomen beelden vastgelegd van een andere ster dan de zon, die voldoende detailrijk zijn om de beweging van gasbellen op diens oppervlak te kunnen volgen. De beelden van de ster, R Doradus, zijn in juli en augustus 2023 verkregen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een telescoop die mede-eigendom is van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO).
Ze laten reusachtige hete gasbellen zien, 75 keer zo groot als de zon, die aan het oppervlak verschijnen en sneller dan verwacht terugzakken in het inwendige van de ster. ‘Dit is voor het eerst dat het borrelende oppervlak van een echte ster op deze manier kan worden getoond,’ [1] zegt Wouter Vlemmings, hoogleraar aan de Technische Universiteit Chalmers in Göteborg (Zweden), en hoofdauteur van het onderzoek waarvan de resultaten vandaag in Nature zijn gepubliceerd. ‘We hadden nooit verwacht dat de data van zo hoge kwaliteit zouden zijn dat we zo veel details van de convectie op het steroppervlak zouden zien.’
Sterren produceren energie in hun kern door middel van kernfusie. Deze energie kan naar het oppervlak van de ster worden afgevoerd in de vorm van enorme, hete bellen van gas, die vervolgens afkoelen en zinken – zoals bij een lavalamp. Dit proces, dat convectie wordt genoemd, verdeelt de zware elementen die in de kern zijn gevormd, zoals koolstof en zuurstof, over de ster. Het vermoeden bestaat dat dit proces ook verantwoordelijk is voor de sterrenwinden die deze elementen de ruimte in blazen, waar ze worden gebruikt om nieuwe sterren en planeten te vormen.
Convectiebewegingen waren tot nu toe nog nooit in detail waargenomen bij andere sterren dan de zon. Met behulp van ALMA kon het team in de loop van een maand hoge-resolutiebeelden maken van het oppervlak van R Doradus, een rode reuzenster die ongeveer 350 keer zo groot is als de zon en op een afstand van ongeveer 180 lichtjaar in het sterrenbeeld Dorado (Goudvis) staat. Zijn grote omvang en betrekkelijke nabijheid maken hem tot een ideaal doelwit voor gedetailleerde waarnemingen. Bovendien is zijn massa vergelijkbaar met die van de zon, wat betekent dat R Doradus waarschijnlijk redelijk vergelijkbaar is met hoe onze zon er over vijf miljard jaar uit zal zien, wanneer ze in een rode reus is veranderd.
Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.
‘Convectie is de oorzaak van de prachtige korrelstructuur die op het oppervlak van onze zon te zien is, maar is op andere sterren moeilijk te zien,’ voegt Theo Khouri, onderzoeker bij Chalmers, en medeauteur van het onderzoeksverslag, toe. ‘Met ALMA zijn we er niet alleen in geslaagd om afzonderlijke granulen – 75 keer zo groot als de zon! – te zien, maar hebben we voor het eerst ook kunnen meten hoe snel ze bewegen.’
De granulen van R Doradus lijken in een cyclus van een maand te bewegen, wat sneller is dan wetenschappers op basis van hoe de convectie in de zon werkt, hadden verwacht. ‘We weten nog niet wat de reden is voor het verschil. Het lijkt erop dat convectie, naarmate een ster ouder wordt, verandert op een manier die we nog niet begrijpen’, zegt Vlemmings. Waarnemingen als deze helpen ons te begrijpen hoe sterren zoals de zon zich gedragen, zelfs wanneer ze zo koel, groot en borrelend worden als R Doradus nu is.’
‘Het is fantastisch dat we nu details op de oppervlakken van zulke verre sterren kunnen vastleggen, en fysische processen kunnen waarnemen die tot nu toe alleen waarneembaar waren op onze zon,’ concludeert Behzad Bojnodi Arbab, promovendus aan Chalmers, die eveneens bij het onderzoek betrokken was.
Noten
[1] Convectiebellen zijn al eerder gedetailleerd waargenomen op de oppervlakken van sterren, zoals met het PIONIER-instrument van ESO’s Very Large Telescope Interferometer. Maar de nieuwe ALMA-waarnemingen volgen de bewegingen van de gasbellen op een manier die voorheen niet mogelijk was.
