
距離我們 180 光年的一顆恆星,天文學家拍到恆星表面變化影像,是由恆星內部持續熱對流產生。
三張照片是紅巨星R Doradus兩週來不斷變化的表面形態,恆星直徑是太陽350倍,經歷劇烈熱對流過程,這也是它生命的最後階段。
▲ 紅巨星R Doradus不同日期的表面影像。左下白圈代表地球軌道大小。(Source:ESO)
這項研究是人類首次拍攝到太陽系以外恆星經歷這過程的影像。用智利阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),天文學家在R Doradus表面繪製了巨大的熱氣泡,大小是太陽75倍,上升到表面後又迅速消退,且時間尺度遠比天文學家預期要短。
如果想了解太陽以外恆星表面變化,R Doradus是完美對象,它非常巨大,代表有更多表面積,且活動也更劇烈,更容易成像。
恆星有對流過程,即核心產生熱量向外流出到達表面。太陽這種現象以對流顆粒形式呈現,稱為米粒組織的顆粒通常約1千公里寬,比美國德州面積稍小。它們從太陽中心湧出並在邊緣消退,持續約20分鐘後消散。更深處中米粒寬度5,000~10,000公里,壽命約3小時,超米粒約32,000公里寬,並持續約20小時。
「對流在太陽表面創造美麗的米粒組織,但其他恆星很難看到。有了ALMA,不僅能直接看到對流顆粒──大小是太陽75倍!──還能首次測量它們的移動速度。」天文學家Theo Khouri說。
這些對流顆粒非常巨大,研究員並不確定原因。R Doradus的米粒組織可能是紅巨星的中米粒或超米粒,或紅巨星特有類型,也可能是米粒組織疊加後的效果。
紅巨星與太陽非常不同,太陽為生命中段。紅巨星是中心氫已耗盡,並改用殼層氫產生能量的恆星。這過程使恆星膨脹,比原本體積大數倍。天文學家預測,太陽進入紅巨星階段時,可能會膨脹到火星軌道。
由於遙遠距離觀測有限制,關於紅巨星還有許多未解之謎。相較太陽米粒組織,這些對流顆粒極短壽命可能只是恆星生命末期的正常現象。
▲ 紅巨星 R Doradus。(Source:ESO)