Bijzondere beelden van de ALMA: voor het eerst is een andere ster dan onze zon zo in detail vastgelegd dat het borrelende gas op het oppervlak te zien is.
De Atacama Large Millimeter Array (ALMA) maakte in juli en augustus 2023 plaatjes van de ster R Doradus. Daarop zijn gigantische, gloeiendhete gasbellen te zien, die 75 keer zo groot zijn als de zon. Ze verschijnen aan het oppervlak maar zakken sneller dan je zou verwachten weer in de ster.
Eerste keer
“Dit is de eerste keer dat we het borrelende oppervlak van een echte ster op deze manier kunnen laten zien”, zegt Wouter Vlemmings, professor aan de Chalmers University of Technology in Zweden, en hoofdauteur van de studie. “We hadden niet verwacht dat de data zo gedetailleerd zouden zijn dat we zoveel details van de convectie op het oppervlak van de ster konden zien.”
Sterren produceren energie in hun kern door kernfusie. Deze energie komt naar het oppervlak in grote, hete gasbellen, die daarna afkoelen en weer zinken, zoals in een lavalamp. Deze beweging, convectie genoemd, verdeelt zware elementen zoals koolstof en stikstof over de ster. Ze zijn vermoedelijk ook verantwoordelijk voor de stellaire winden die deze elementen meenemen de ruimte in om nieuwe sterren en planeten te vormen.
Convectiebeweging
Tot nu toe was deze convectiebeweging nooit gedetailleerd gevolgd bij andere sterren dan de zon. Met de ALMA konden de onderzoekers echter een maandlang hoge-resolutiebeelden maken van het oppervlak van R Doradus. R Doradus is een rode reuzenster, ongeveer 350 keer groter dan de zon. Hij ligt op zo’n 180 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Dorado. Door zijn grootte en nabijheid is hij ideaal voor gedetailleerde waarnemingen. Daarnaast heeft R Doradus een massa die vergelijkbaar is met die van de zon, waardoor de ster waarschijnlijk een beeld geeft van hoe onze zon er over vijf miljard jaar uitziet als rode reus.
“Convectie zorgt voor het mooie, korrelige patroon dat we op het oppervlak van onze zon zien, maar dat is moeilijk waar te nemen bij andere sterren”, zegt onderzoeker Theo Khouri. “Met de ALMA kunnen we nu niet alleen direct deze convectieve korrels zien — met een grootte van 75 keer die van de Zon — maar ook voor het eerst meten hoe snel ze bewegen.”
Maandelijkse cyclus
De korrels van R Doradus bewegen in een cyclus van een maand, wat sneller is dan wetenschappers hadden verwacht op basis van de gegevens over hoe onze zon werkt. “We weten nog niet wat de reden is voor dit verschil. Het lijkt erop dat de convectie verandert naarmate een ster ouder wordt, op manieren die we nog niet begrijpen”, verklaart Vlemmings. Waarnemingen zoals die op R Doradus helpen wetenschappers om meer te leren over hoe sterren zoals de zon zich gedragen, zelfs als ze zo groot, koel en bubbelend worden als R Doradus.
“Het is spectaculair dat we nu direct details kunnen vastleggen op het oppervlak van sterren die zo ver weg staan, en dat we dingen kunnen waarnemen die tot nu toe alleen zichtbaar waren bij onze zon,” besluit medeonderzoeker Behzad Bojnodi Arbab.
Op het oppervlak van de zon zijn net als op R Doradus grote korrels te zien. Iedere korrel is ongeveer even groot als Frankrijk. Ze ontstaan doordat warm zonneplasma uit de kern van de zon naar boven komt. Dit koelt af en zakt weer terug de zon in. Dit proces heet dus convectie. Het gebeurt zelfs in de atmosfeer van de aarde als de zon de onderste luchtlagen opwarmt. Warmere lucht heeft immers een kleinere dichtheid dan koudere lucht, stijgt op en koelt daarna af. Eerder schreven we daar al over naar aanleiding van de scherpste beelden van het zonoppervlak tot nu toe.
