En una estrella situada a 180 años luz de distancia, los astrónomos acaban de obtener imágenes de los cambios en la superficie que se producen debido al ciclo constante de calor en su interior.
Las tres instantáneas resultantes representan una quincena de patrones cambiantes en la estrella R Doradus, una estrella gigante roja casi 350 veces más ancha que el Sol, que se agita y hierve con convección mientras atraviesa las últimas etapas de su vida.
El nuevo estudio marca la primera vez que la humanidad ha podido obtener imágenes de este proceso en una estrella distinta a la que se encuentra en el centro de nuestro propio Sistema Solar. Los cambios que los astrónomos cartografiaron en la superficie de R Doradus representan enormes burbujas de gas caliente, 75 veces el tamaño de nuestro propio Sol, que ascienden a la superficie y vuelven a descender, en escalas de tiempo mucho más cortas de lo que los astrónomos habían esperado.
“Es la primera vez que se puede mostrar de esta manera la superficie burbujeante de una estrella real”, dice el astrónomo Wouter Vlemmings de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia. “Nunca esperábamos que los datos fueran de tan alta calidad como para poder ver tantos detalles de la convección en la superficie estelar”.
R Doradus es el objeto perfecto para estudiar si queremos entender los cambios en el nivel de superficie de estrellas distintas del Sol. Es muy grande, lo que significa que tiene más área de superficie. La actividad de la estrella también es mayor. Para ver un nivel significativo de detalle incluso a esta distancia interestelar relativamente corta, será más fácil obtener imágenes de un tamaño mayor con acciones más grandes.
Sabemos que las estrellas tienen procesos de convección, ya que el calor generado en el núcleo se expande hacia la superficie. En el Sol, vemos esto en los gránulos de convección que tienden a estar alrededor 1.000 kilómetros (620 millas) de ancho, un poco más pequeño que el estado de Texas. Se forman en el centro y se van desprendiendo hacia los bordes, persistiendo durante unos 20 minutos antes de disiparse.
Más profundamente, la granulación se produce en escalas mayores. Mesogránulos Son gránulos que tienen entre 5.000 y 10.000 kilómetros de diámetro y una vida útil de unas tres horas. supergránulos Miden alrededor de 32.000 kilómetros de diámetro y permanecen en el planeta durante unas 20 horas.
Utilizando el potente telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en Chile, Vlemmings y sus colegas esperaban discernir detalles de este proceso en otra estrella, lejos del Sistema Solar. Y sus resultados fueron asombrosos.
“La convección crea la hermosa estructura granular que se ve en la superficie de nuestro Sol, pero es difícil de ver en otras estrellas”. dice el astrónomo Theo Khouri de la Universidad Tecnológica de Chalmers.
“Gracias a ALMA no sólo hemos podido ver directamente los gránulos convectivos –¡de un tamaño 75 veces el de nuestro Sol!– sino también medir por primera vez a qué velocidad se mueven”.
Los gránulos de convección son enormes y los investigadores no estaban del todo seguros de por qué. Los gránulos de R Doradus podrían ser el equivalente de las gigantes rojas a los mesogránulos o supergránulos, o un tipo diferente de granulación específico de las estrellas gigantes rojas. También podrían ser diferentes tipos de gránulos superpuestos para producir un efecto pronunciado.
Lo que no podemos hacer, en este momento, es relacionar directamente los gránulos de R Doradus con ningún comportamiento conocido del Sol. Sabemos que implican convección, pero por el momento se desconoce qué hace que los gránulos sean tan enormes.
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Además, los gránulos observados en R Doradus parecen tener un ciclo de alrededor de un mes, lo que fue mucho más rápido de lo esperado, dado lo que hemos observado en el Sol.
Pero las estrellas gigantes rojas son muy diferentes del Sol, que se encuentra cómodamente en la mitad de su vida útil. Las estrellas gigantes rojas son aquellas que se han quedado sin hidrógeno en su centro y se alimentan mediante la combustión de capas, que es la fusión del hidrógeno en una capa alrededor del núcleo. Este proceso es lo que infla la estrella hasta alcanzar muchas veces su tamaño original. Los astrónomos predicen que la fase de gigante roja del Sol la verá Posiblemente expandirse A la órbita de Marte.
Debido a que existen limitaciones en lo que podemos observar desde distancias tan grandes, hay mucho que no sabemos acerca de las gigantes rojas. La vida útil muy corta de los gránulos de convección en comparación con los gránulos solares puede ser algo normal en esta etapa avanzada de la vida de una estrella.
“Aún no sabemos cuál es la razón de la diferencia. Parece que la convección cambia a medida que una estrella envejece de maneras que aún no entendemos”, Vlemmings dice.
Las imágenes de R Doradus representan un primer paso muy importante hacia la comprensión de estos cambios peculiares.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.