Тривимірне моделювання червоних надгігантів дозволило міжнародній команді астрофізиків краще зрозуміти незвичайні наглядові дані, отримані від Бетельгейзе. У своїй новій роботі вчені показали, що такі спостереження можна пояснити кипінням або, точніше, великомасштабним конвективним рухом атмосфери зірки.
Бетельгейзе – одна з найяскравіших зірок північної півкулі та одна з найближчих до Землі червоних надгігантів. Багато в чому через розташування і розмір вона стала першою зіркою після Сонця, для якої астрономи отримали зображення диска і плям на ньому. Будь Бетельгейзе дома нашого світила, її атмосфера досягла б орбіти Юпітера.
Останнім часом Бетельгейзе привернула до себе багато уваги астрономів не тільки через зміну яскравості, що віщує вибух наднової. Хоч вибуху і не сталося, а «велике згасання» пояснили народженням хмари космічного пилу, на цьому дива не закінчилися. Спостереження комплексу радіотелескопів ALMA, що у пустелі Атакама, і їх інтерпретація показали, що зірка обертається значно швидше, ніж вчені очікували від червоного надгіганта.
У ході еволюції більшість зірок поступово розширюється і сповільнюється, щоб зберегти свій кутовий момент. Однак, враховуючи спостережні дані ALMA, поверхня Бетельгейзе повинна обертатися зі швидкістю понад п’ять кілометрів на секунду, що на два порядки вище за теоретичні прогнози. Як можливі пояснення дослідники висували гіпотези поглинання або сусідньої зірки, або планети.
Така інтерпретація не влаштувала міжнародної групи астрофізиків під керівництвом фахівців з Інституту астрофізики Макса Планка. Дослідники припустили, що “кипляча” поверхня Бетельгейзе здатна імітувати обертання. Щоб це довести, вчені провели тривимірне моделювання червоних надгігантів, що не обертаються, яке потім піддали постобробці для передбачення ймовірних зображень ALMA.
В результаті моделювання та обробки зображень астрофізики у 90 відсотках випадків відтворили результат реальних спостережень. Вони отримали зображення червоних надгігантів зі швидкістю обертання поверхні кілька кілометрів на секунду. Результати своєї роботи дослідники описали у статті, опублікованій у журналі The Astrophysical Journal Letters .
За словами авторів, своєрідна ілюзія виникає через те, що накопичення киплячих конвективних потоків піднімається з одного боку зірки, тоді як інша група опускається з іншого боку. Через обмежений дозвіл телескопа ALMA такі конвективні рухи атмосфери червоного надгіганта будуть розмиті у реальних спостереженнях. Це призведе до появи дипольного поля швидкостей (коли одна частина об’єкта рухається у бік спостерігача, а інша від нього) та ілюзії обертання зірки.
«Ми багато ще не розуміємо в гігантських киплячих зірках, таких як Бетельгейзе. Як вони насправді працюють? Як вони втрачають масу? Які молекули можуть утворюватися у них? Чому Бетельгейзе раптово стала менш яскравою? Ми старанно працюємо над тим, щоб наші комп’ютерні симуляції ставали дедалі кращими. Однак, щоб перевірити наші моделі, нам також потрібні нові, неймовірно деталізовані спостереження від таких телескопів, як ALMA», – зробили висновок автори нового дослідження.