Although stars are colossal, they are incredibly distant, appearing as mere points in telescopes. Usually, you can see no more than a pixel. Recently, astronomers utilized l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to discern details on the surface of the star R Doradus, monitoring its activity over a span of 30 days. The images unveiled immense e bolle di gas calde, 75 volte più grandi dell’intero Sole. R Doradus è 350 volte più grande del nostro Sole, ma si trova a soli 180 anni luce di distanza.
“Questa è la prima volta che la superficie effervescente di una vera stella può essere mostrata in questo modo,” ha dichiarato Wouter Vlemmings, professore presso il Chalmers University of Technology in Svezia, nel comunicato stampa dell’Osservatorio Astronomico Europeo ()ESO). “Non ci saremmo mai aspettati dati di tale qualità che ci consentissero di vedere così tanti dettagli dei movimenti convettivi sulla superficie stellare.”

Nel studio pubblicato in Nature, gli astronomi hanno descritto come hanno osservato R Doradus, una gigantesca stella supergigante rossa, per quattro settimane tra il 2 luglio e il 2 agosto 2023. Le osservazioni sono state effettuate utilizzando i baselines ALMA più lunghi disponibili. Le immagini hanno rivelato un disco stellare con caratteristiche in piccolo scala evidenti che forniscono la struttura e i movimenti convettivi sulla superficie della stella.
La convezione è il mescolamento dei gas all’interno di una stella, dove il gas riscaldato dall’interno, generato dalla fusione nucleare nel nucleo, si alza verso la superficie, mentre il gas più freddo e denso sulla fotosfera della stella affonda. Questo movimento continuo distribuisce anche gli elementi pesanti formatisi nel nucleo, come carbonio e azoto, in tutta la stella, e si pensa che la convezione sia responsabile anche dei venti stellari che portano questi elementi nel cosmo, per formare nuove stelle e pianeti.

“La convezione crea la bellissima struttura granulare che si vede sulla superficie del nostro Sole, ma è difficile da osservare su altre stelle,” ha affermato Theo Khouri, ricercatore al Chalmers e co-autore dello studio. “Con ALMA, ora siamo stati in grado di non solo vedere direttamente i granuli convettivi — con una dimensione 75 volte quella del nostro Sole! — ma anche misurare quanto velocemente si muovono per la prima volta.”
Sebbene le bolle convettive siano state osservate in precedenza nei dettagli sulla superficie di altre stelle, inclusa un’altra osservazione di una stella gigante rossa utilizzando lo strumento PIONIER presso il Very Large Telescope Interferometer dell’ESO, la maggiore risoluzione di ALMA ha permesso agli astronomi di monitorare il movimento delle bolle in un modo che non era possibile con altri telescopi.
I ricercatori hanno scoperto che i granuli di R Doradus sembrano muoversi su un ciclo di un mese, più veloce di quanto gli scienziati avessero previsto in base al funzionamento della convezione nel Sole.
“Non sappiamo ancora quale sia la causa della differenza. Sembra che la convezione cambi man mano che una stella invecchia in modi che non comprendiamo ancora,” ha affermato Vlemmings. Nel loro articolo, il team ha scritto, “Questo indica una possibile differenza tra le proprietà di convezione delle stelle evolute a bassa e alta massa.”
Questa vista a campo ampio, creata da immagini del Digitized Sky Survey 2, mostra la regione intorno a R Doradus, la stella arancione brillante al centro. La superficie della stella è stata recentemente immaginata in dettaglio utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), nel quale l’ESO è partner.
Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2. Riconoscimento: Davide De Martin
Le stelle giganti rosse sono ciò che diventano le stelle della sequenza principale come il nostro Sole una volta esaurito il loro carburante di idrogeno, espandendosi fino a diventare centinaia di volte il loro normale diametro. Essendo R Doradus di massa simile a quella del nostro Sole, questa stella gigante rossa è probabilmente un buon esempio di come apparirà il nostro Sole tra circa cinque miliardi di anni.
“È spettacolare che ora possiamo direttamente immagini i dettagli sulla superficie delle stelle così lontane e osservare fisiche che finora erano visibili prevalentemente solo nel nostro Sole,” ha affermato Behzad Bojnodi Arbab, un dottorando al Chalmers che ha anche partecipato allo studio.