Khi nói đến việc nhìn xa hơn Hệ mặt trời của chúng ta, các nhà thiên văn học thường bị buộc phải đưa ra giả thuyết về những gì họ không biết dựa trên những gì họ làm. Nói tóm lại, họ phải dựa vào những gì chúng ta đã học khi nghiên cứu Mặt trời và các hành tinh từ Hệ Mặt trời của chúng ta để đưa ra những phỏng đoán có giáo dục về cách các hệ sao khác và cơ thể tương ứng của chúng hình thành và phát triển.
Ví dụ, các nhà thiên văn học đã học được nhiều từ Mặt trời của chúng ta về cách đối lưu đóng vai trò chính trong cuộc sống của các ngôi sao. Cho đến hiện tại, họ vẫn chưa thể tiến hành các nghiên cứu chi tiết về bề mặt của các ngôi sao khác vì khoảng cách và các yếu tố che khuất của chúng. Tuy nhiên, trong một lịch sử đầu tiên, một nhóm các nhà khoa học quốc tế gần đây đã tạo ra những hình ảnh chi tiết đầu tiên về bề mặt của một ngôi sao khổng lồ đỏ nằm cách xa 530 năm ánh sáng.
Nghiên cứu gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa họcThiên nhiên dưới tiêu đề Các tế bào tạo hạt lớn trên bề mặt của ngôi sao khổng lồ Π¹ Gruis. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Claudia Paladini của Đại học libre de Bruxelles và bao gồm các thành viên từ Đài thiên văn Nam Âu, Đại học Nice Nice-Antipolis, Đại học bang Georgia, Đại học Grenoble Alpes, Đại học Uppsala, Đại học Vienna và Đại học Vienna của Exeter.
Để phục vụ cho nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị ExpeRiment (PIONIER) tích hợp chính xác quang học hồng ngoại tích hợp chính xác trên Máy đo giao thoa kính viễn vọng rất lớn ESO lề (VLTI) để quan sát ngôi sao được gọi là Π¹ Gruis. Nằm cách Trái đất 530 năm ánh sáng trong chòm sao Grus (The Crane),1 Gruis là một người khổng lồ đỏ mát mẻ. Trong khi nó có cùng khối lượng với Mặt trời của chúng ta, nó lớn hơn 350 lần và sáng gấp vài nghìn lần.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã tìm cách tìm hiểu thêm về tính chất đối lưu và sự tiến hóa của các ngôi sao bằng cách nghiên cứu những người khổng lồ đỏ. Đây là những gì trở thành của các ngôi sao theo trình tự chính một khi chúng đã cạn kiệt nhiên liệu hydro và mở rộng để trở thành hàng trăm lần đường kính bình thường của chúng. Thật không may, nghiên cứu tính chất đối lưu của hầu hết các ngôi sao siêu lớn đã gặp nhiều thách thức vì bề mặt của chúng thường bị che khuất bởi bụi.
Sau khi có được dữ liệu giao thoa trên1 Gruis vào tháng 9 năm 2014, nhóm nghiên cứu sau đó đã dựa vào phần mềm tái tạo hình ảnh và thuật toán để sáng tác hình ảnh của bề mặt ngôi sao. Những thứ này cho phép nhóm nghiên cứu xác định mô hình đối lưu của ngôi sao bằng cách chọn ra các hạt Hạt của nó, các đốm hạt lớn trên bề mặt biểu thị đỉnh của một tế bào đối lưu.
Đây là lần đầu tiên những hình ảnh như vậy được tạo ra, và đại diện cho một bước đột phá lớn khi chúng ta hiểu về cách các ngôi sao già đi và phát triển. Như Tiến sĩ Fabien Baron, một giáo sư trợ lý tại Đại học bang Georgia và là đồng tác giả của nghiên cứu, đã giải thích:
Đây là lần đầu tiên chúng ta có một ngôi sao khổng lồ được tạo hình rõ ràng với mức độ chi tiết như vậy. Lý do là có một giới hạn cho các chi tiết chúng ta có thể thấy dựa trên kích thước của kính thiên văn được sử dụng cho các quan sát. Đối với bài báo này, chúng tôi đã sử dụng một giao thoa kế. Ánh sáng từ một số kính thiên văn được kết hợp để vượt qua giới hạn của mỗi kính viễn vọng, do đó đạt được độ phân giải tương đương với kính viễn vọng lớn hơn nhiều.
Nghiên cứu này đặc biệt có ý nghĩa vì1 Gruis trong giai đoạn quan trọng cuối cùng của cuộc đời và giống với Mặt trời của chúng ta sẽ trông như thế nào khi nó ở cuối tuổi thọ. Nói cách khác, khi Mặt trời của chúng ta cạn kiệt nhiên liệu hydro trong khoảng năm tỷ năm, nó sẽ mở rộng đáng kể để trở thành một ngôi sao khổng lồ đỏ. Tại thời điểm này, nó sẽ đủ lớn để bao gồm Sao Thủy, Sao Kim và thậm chí có thể là Trái đất.
Do đó, nghiên cứu ngôi sao này sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về hoạt động, đặc điểm và diện mạo tương lai của Mặt trời của chúng ta. Chẳng hạn, Mặt trời của chúng ta có khoảng hai triệu tế bào đối lưu thường có đường kính 2.000 km (1243 mi). Dựa trên nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu ước tính rằng bề mặt của1 Gruis có mô hình đối lưu phức tạp, với các hạt có kích thước khoảng 1,2 x 10 ^ 8 km (62,137,119 mi) theo chiều ngang hoặc 27 phần trăm đường kính của ngôi sao.
Điều này phù hợp với những gì các nhà thiên văn học đã dự đoán, đó là những ngôi sao khổng lồ và siêu lớn chỉ nên có một vài tế bào đối lưu lớn vì trọng lực bề mặt thấp của chúng. Như Baron đã chỉ ra:
Những hình ảnh này rất quan trọng vì kích thước và số lượng hạt trên bề mặt thực sự rất phù hợp với các mô hình dự đoán những gì chúng ta sẽ thấy. Điều đó cho chúng ta biết rằng các mô hình ngôi sao của chúng ta không xa thực tế. Chúng tôi có thể đi đúng hướng để hiểu những loại sao này.
Bản đồ chi tiết cũng chỉ ra sự khác biệt về nhiệt độ bề mặt, rõ ràng từ các màu khác nhau trên bề mặt ngôi sao. Điều này cũng phù hợp với những gì chúng ta biết về các ngôi sao, trong đó các biến đổi nhiệt độ là dấu hiệu cho thấy các quá trình đang diễn ra bên trong. Khi nhiệt độ tăng và giảm, các khu vực nóng hơn, nhiều chất lỏng trở nên sáng hơn (xuất hiện màu trắng) trong khi các khu vực lạnh hơn, dày đặc hơn trở nên tối hơn (màu đỏ).
Nhìn về phía trước, Paladini và nhóm của cô muốn tạo ra những hình ảnh chi tiết hơn nữa về bề mặt của những ngôi sao khổng lồ. Mục đích chính của việc này là có thể theo dõi quá trình tiến hóa của các hạt này liên tục, thay vì chỉ đơn thuần là chụp nhanh các điểm khác nhau theo thời gian.
Từ những nghiên cứu tương tự này, chúng ta không chỉ có khả năng tìm hiểu thêm về sự hình thành và tiến hóa của các loại sao khác nhau trong Vũ trụ của chúng ta; chúng tôi cũng chắc chắn sẽ hiểu rõ hơn về hệ mặt trời của chúng ta.
