Een internationaal onderzoeksteam, met onder anderen de Nederlandse astronoom Selma de Mink, heeft gedetailleerde computersimulaties gemaakt van de gasbewegingen in de atmosferen van rode superreuzen.
Ze zijn daarbij tot de conclusie gekomen dat hun ‘borrelende’ karakter inderdaad een groot deel van de meetonzekerheid in de waarnemingen van deze sterren kan verklaren.
Al in de negentiende eeuw ontdekten astronomen kleine patronen op het oppervlak van onze zon: zogeheten convectiecellen, die zich gedragen als de bellen in een pan kokend water.
In de buitenste lagen van de zon warmt gas op en stijgt het naar het oppervlak, om vervolgens af te koelen en weer omlaag te zakken.
In zware, ver geëvolueerde sterren zoals rode superreuzen vindt een vergelijkbaar proces plaats.
Deze sterren hebben minstens acht keer zoveel massa als de zon, zijn minstens 700 keer zo groot en relatief koel.
Als onze zon een rode superreus was, zou haar oppervlak tot voorbij de omloopbaan van de planeet Mars reiken.
Rode superreuzen zijn zo sterk uitgedijd dat de zwaartekracht aan hun oppervlak tienduizenden keren zwakker is als op de zon.
Door deze geringe zwaartekracht dijen hun convectiecellen extreem uit en raken ze gemakkelijk materie kwijt. Het onderzoek van de fysische eigenschappen van rode superreuzen is van groot belang om de late evolutiestadia van zware sterren beter te begrijpen.
Een grote onzekerheid bij de waarnemingen van deze sterren is echter dat hun ‘lichtcentrum’ niet samenvalt met hun massamiddelpunt, en vanwege het wisselende convectiepatroon van positie verandert.
Met behulp van modelberekeningen hebben de astronomen uitgezocht welke gevolgen deze wankele positie van het lichtcentrum heeft voor het onderzoek van deze sterren.
Hun simulaties laten zien dat rode superreuzen zeer onregelmatige oppervlakken hebben, waar de grootste structuren op tijdschalen van maanden of zelfs jaren veranderen, terwijl kleinere structuren dat op tijdschalen van enkele weken doen.
Dit heeft tot gevolg dat de ster een beetje heen en weer ‘danst’. Het team heeft de verplaatsing zoals die door de simulaties wordt voorspeld vergeleken met de meetonzekerheid van sterren in χ Persei, een bekende jonge sterrenhoop in het sterrenbeeld Perseus, die een relatief groot aantal rode reuzensterren telt.
De posities van de sterren in deze sterrenhoop zijn nauwkeurig gemeten met de Europese astrometrische satelliet Gaia. Het onderzoek laat zien dat de positie-onzekerheden van rode superreuzen inderdaad veel groter zijn dan die van andere sterren.
En dit bevestigt dat hun oppervlaktestructuren in de loop van de tijd sterk veranderen, precies zoals de modelberekeningen voorspellen.
Anders gezegd: door het dansende patroon van rode reuzensterren aan de hemel te onderzoeken, kunnen astronomen meer te weten komen over hun borrelende karakter. (EE)
(Image Credit: CNRS/MPA)
