حباب های بزرگ روی سطح ستاره قرمز بزرگ

منجمان برای اولین بار توانستند با استفاده از تلسکوپ بزرگ ESO هنگام مشاهده‌ی مستقیم یکی از ستاره‌ها‌ی بزرگ بیرون از منظومه‌ی شمسی به نام غول سرخ سیروس π1 لکه‌های عجیبی را مشاهده کنند. تصویر گرفته شده توسط PIONIER از این غول قرمز نشان می‌دهد که سطح این ستاره از سلول‌ها‌ی همرفتی تشکیل شده است که قطر هر کدام از آنها ۷۰۰ برابر زمین است. هر کدام از این سلول‌ها بیش‌تر از یک‌چهارم سطح ستاره را می‌پوشاند و ۱۲۰ میلیون کیلومتر قطر دارد.

سیروس π1، یک ستاره‌ی سرخ بزرگ است که ۵۳۰ سال نوری دور‌تر از زمین در صورت فلکی مرغ ماهی خوار قرار دارد. جرم این ستاره تقریبا با جرم خورشید برابری می‌کند اما اندازه‌ی آن ۷۰۰ برابر بزرگ‌تر و سطح آن چندین‌هزار بار درخشان‌تر است. حدود پنج میلیارد سال بعد، خورشید ما نیز متورم شده و به یک غول سرخ تبدیل می‌شود.

گروه بین المللی منجمان به نام ESO، به سرپرستی کلادینا پالادینی، از تلسکوپ بزرگ ESO برای بررسی بیش‌تر جزئیات غول سرخ π1 استفاده کردند. آن‌ها تعداد کمی از سلول‌ها‌ی همرفتی که هر کدام ۱۲۰ میلیون کیلومتر (‌حدود یک چهارم قطر ستاره) هستند روی سطح این ستاره را پوشانده است. هر کدام از این سلول‌های همرفتی می‌تواند به اندازه‌ی فاصله‌ی خورشید تا زحل رشد کند.

سطح بسیاری از ستاره‌ها‌یی به این شکل، فوتوسفر نام داشته و معمولا با غبار پوشیده شده است که این مسئله، مشاهدات را سخت کرده و گاهی مانع دیدن آن می‌شود. با این حال در مورد سیروس π1، غبار میان ستاره‌ای از سطح ستاره فاصله دارد بنابر تاثیر چندانی روی مشاهده‌ی ستاره ندارد.

مدت زمان زیادی است که هیدروژن لازم برای هیدروژن‌سوزی سیروس π1 به اتمام رسیده است. این غول سرخ، مرحله‌ی اول همجوشی هسته‌ای خود را به پایان رسانده است. پس از اتمام سوخت هسته‌ای، ستاره شروع به کوچک شدن کرده و دمای آن تا ۱۰۰ میلیون درجه افزایش پیدا کرده است. در این هنگام مرحله‌ی دوم از همجوشی هسته‌ای آغاز شد و هلیوم به عناصر سنگین‌تر مانند کربن و اکسیژن تبدیل شد. انرژی حاصل از این هسته‌ی بسیار داغ، سطح ستاره را به بیرون رانده و باعث شده است که ستاره بسیار حجیم‌تر از قبل به نظر برسد. وضعیتی که امروزه از این ستاره مشاهده می‌کنیم یک غول سرخ متغیر است. این اولین باری است که سطح یکی از این غول‌های سرخ با جزئیات، مشاهده و بررسی می‌شود.

برای مقایسه بهتر است بدانید که فوتوسفر خورشید از دو میلیون سلول همرفتی هر کدام به قطر ۱۵۰۰ کیلومتر تشکیل شده است. تفاوت اندازه‌ی سلول‌های همرفتی در این دو ستاره، می‌تواند به وسیله‌ی گرانش سطحی هر کدام از این ستاره‌ها توضیح داده شود. جرم سیروس π1، تنها ۱.۵ برابر جرم خورشید است اما اندازه‌ی آن بسیار بزرگ‌تر است. بنابر‌این گرانش سطحی این ستاره از گرانش سطحی خورشید بسیار کم‌تر بوده و سلول‌ها‌ی همرفتی سطح آن بسیار بزرگ‌تر هستند.

ستاره‌ها‌یی با جرم حدود هشت برابر جرم خورشید، پس از اتمام سوخت هسته‌ای منجر به انفجار ابرنو‌اختری می‌شوند. ستاره‌ها‌یی در حدود جرم خورشید ما، به صورت ناگهانی لایه‌ی بیرونی خود را از دست داده و سحابی‌ها‌ی سیاره‌ای زیبا را تشکیل می‌دهند. پژوهش‌های قبلی در مورد سیروس π1، نشان داده است که لایه‌ای از مواد ۰.۹ میلیون سال نوری از مرکز ستاره فاصله دارد. نظریه‌ای که در مورد این مواد وجود دارد این است که این مواد ۲۰۰۰۰ سال پیش از این ستاره جدا شده است. این مدت زمان کوتاه نسبت به عمر یک ستاره ده‌ها‌هزار سال به طول می‌انجامد. در حالی که عمر یک ستاره عموما چندین میلیارد سال است. این مشاهدات راه‌ها‌ی جدیدی برای بررسی این گونه ستاره‌های متغیر، پیش پای ما می‌گذارد.

مقاله‌ی مربوط به این پژوهش در Nature به چاپ رسیده است.