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Wissenschaftler können endlich erklären, warum einige massereiche Sterne am Himmel herumzutanzen scheinen, obwohl sie sich eigentlich nicht bewegen: Die Sterne haben ungewöhnlich sprudelnde Eingeweide, die ihre Oberflächen zum Wackeln bringen und so die Lichtmenge verändern, die sie abgeben, so ein neues eine Studie.
Die tanzenden Sterne sind als rote Überriesen bekannt, riesige stellare Objekte, die angeschwollen und abgekühlt sind, als sie sich dem Ende ihres Lebens näherten. Diese Sterne sind etwa achtmal so massereich wie die Sonne und kann einen bis zu 700-fachen Durchmesser der Sonne haben, was einer Sonnenoberfläche entspräche, die über die Umlaufbahn des Mars hinausreicht (Verschlingung). Quecksilber, Venus, Erde und der Rote Planet dabei). Trotz ihrer kolossalen Statur kann es jedoch äußerst schwierig sein, diese langsam sterbenden Giganten genau zu lokalisieren.
Astronomen können normalerweise die nahezu genaue Position eines Sterns bestimmen, indem sie sein Fotozentrum oder den Punkt in der Mitte des von ihm emittierten Lichts identifizieren, der normalerweise perfekt mit seinem Baryzentrum oder Gravitationszentrum übereinstimmt. In den meisten Sternen nehmen Fotozentren feste Positionen ein. Aber bei roten Überriesen scheint dieser Punkt über den Stern zu wackeln und sich im Laufe der Zeit leicht von einer Seite zur anderen zu bewegen. Diese Bewegung macht es schwierig, die Baryzentren der Sterne zu lokalisieren, die die genauen kosmischen Adressen der Sterne liefern und sich nicht wie die wackelnden Fotozentren bewegen.
In der neuen Studie verglichen die Forscher die tanzenden roten Überriesen mit kleineren Hauptreihensternen oder Sternen in den stabilen Abschnitten ihres Lebens. Die Wissenschaftler untersuchten Sterne im Perseus-Sternhaufen – einer Region mit einer hohen Konzentration an Sternen, insbesondere roten Überriesen, die etwa 7.500 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt Sonnensystem — Verwendung von Daten des Weltraumobservatoriums Gaia der Europäischen Weltraumorganisation.
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„Wir haben festgestellt, dass die Positionsunsicherheiten von Roten Überriesen viel größer sind als bei anderen Sternen“, sagt Co-Autor der Studie Rolf Kudritzki, Astronom an der University of Hawaii und Direktor des Münchener Instituts für Astro-, Teilchen- und Biophysik in Deutschland. sagte in einer Erklärung (öffnet in neuem Tab).
Um herauszufinden, warum diese Sterne so wackelig sind, erstellte das Team Intensitätskarten der Oberflächen von Roten Überriesen, berechnete Strahlungsmessungen und verwendete hydrodynamische Simulationen, um Veränderungen in der 3D-Haut der Sterne darzustellen.
Die Karten zeigten, dass die Oberflächen der Roten Überriesen sehr dynamisch sind, mit klumpigen Gasstrukturen, die mit der Zeit wachsen und schwinden und intensivere Energieausbrüche ausstrahlen als andere Oberflächenregionen. Diese kurzlebigen, aber hochintensiven Strukturen leuchten heller als der Rest der Sternoberfläche, wodurch sich das Photozentrum verschiebt; Wenn auf der linken Seite eines roten Überriesen eine helle Struktur aufblitzt, verschiebt sich auch das Fotozentrum nach links.
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Die enorme Größe der Roten Überriesen könnte erklären, warum dies passieren könnte. Die äußeren Hüllen der meisten Sterne bestehen aus Tausenden benachbarter konvektiver Zellen – längliche Taschen aus rotierendem Gas, hauptsächlich Wasserstoff und Helium, die heißeres Gas aus dem Inneren des Sterns zu seiner äußeren Oberfläche leiten, wo es abkühlt und wieder nach unten sinkt, ähnlich wie die Blasen in einer Lavalampe.
Aber weil rote Überriesen so massiv sind, Schwere an ihren Oberflächen ist viel schwächer als in ihren Kernen. Ihre konvektiven Zellen sind daher viel größer als bei anderen Sternen und nehmen zwischen 20 % und 30 % des beträchtlichen Radius eines Roten Überriesen oder zwischen 40 % und 60 % seines Durchmessers ein. Größere Konvektionszellen können mehr Gas zur Oberfläche des Sterns transportieren, was der Studie zufolge die intensiv hellen Strukturen erzeugt, die für ihre Verschiebung der Fotozentren verantwortlich sind.
Die Daten des Teams zeigen, dass diese Oberflächenstrukturen unterschiedlich groß sein können, was bestimmt, wie lange sie bestehen bleiben. „Die größten Strukturen entwickeln sich in Zeitskalen von Monaten oder sogar Jahren, während sich kleinere Strukturen im Laufe von mehreren Wochen entwickeln“, sagte die Hauptautorin der Studie Andrea Chiavassa, Astronomin am Lagrange Laboratory in Nizza, Frankreich, und am Max-Planck-Institut für Astrophysik ( MPIA) in München, heißt es in der Erklärung. Dies bedeutet, dass sich die Lage der Fotozentren der Sterne ständig ändert, fügte er hinzu.
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Astronomen vermuten, dass Rote Überriesen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Galaxien spielen; die riesigen sternkörper spucken große mengen an gas und schweren elementen aus, die für die geburt neuer sterne wichtig sind Exoplaneten. Die hellen und massiven Oberflächenstrukturen der Überriesen spielen wahrscheinlich eine Rolle beim Ausstoßen dieser lebenswichtigen Materialien, und zukünftige Studien zum Wackeln der Sterne könnten dazu beitragen, genau zu klären, wie das passiert.
„Das tanzende Muster roter Überriesen am Himmel könnte uns mehr über ihre kochenden Hüllen lehren“, sagte die Mitautorin der Studie und MPIA-Direktorin Selma de Mink in der Erklärung. „Wir werden in der Lage sein, wichtige Informationen über die Sterndynamik zu extrahieren und die physikalischen Prozesse besser zu verstehen, die die heftige Konvektion in diesen Sternen verursachen.“
Die Studie wurde am 6. Mai in der Zeitschrift veröffentlicht Astronomie und Astrophysik (öffnet in neuem Tab).
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.