Slika 1. Površina crvenog džina π1 Ždrala snimljena instrumentom PIONIR na Veoma velikom teleskopu. Credit: ESO

Po prvi put, astronomi su uspeli koristeći se moćnim Veoma velikim teleskopom (VLT) da direktno fotografišu granulaciju površine neke zvezde izvan Sunčevog sistema. U pitanju je ostareli crveni džin poznatiji kao zvezda π₁ u sazvežđu Ždrala (južno sazvežđe Ždral, lat. Grus). Nove upečatljive fotografije načinjene uz pomoć instrumenta "PIONIR" nam otkrivaju konvektivne ćelije od kojih se sastoji površina ove ogromne zvezde i čiji je prečnik 350 prečnika našeg Sunca. Svaka ćelija pokriva više od četvrtine površine crvenog džina, odnosno veličina neke od ćelija je približno 120 miliona kilometara u prečniku.

Kao što je predhodno rečeno, π₁ Ždrala je hladni crveni džin a nalazi se na rastojanju od 530 svetlosnih godina od Zemlje. Masa zvezde je približna masi Sunca ali je 350 puta veća i nekoliko hiljada puta sjajnija[1]. I Sunce će za nekih 5 milijardi godina takođe postati crveni džin, poput  π₁ Ždrala.

Međunarodni tim astronoma predvođen Klaudijom Paladini (ESO) je posmatrala π₁ Ždrala u do tada neviđenoj rezoluciji uz pomoć instrumenta PIONIR postavljenog na ESO-ov Veoma veliki teleskop. Ustanovljeno je da se površina crvenog džina sastoji od svega nekoliko konvektivnih ćelija ili granula, prečnika 120 miliona kilometara što je približno četvrtina prečnika zvezde[2]. Koliko su te granule velike govori i to što bi se samo jedna takva granula rasprostrla od Sunca pa sve do Venere. Površina, poznatija kao fotosfera nekog crvenog džina je zaklonjena prašinom i ona skriva površinu od našeg pogleda. U slučaju π₁ Ždrala, iako je prašina prisutna oko zvezde ona nema neki veći uticaj na naša nova posmatranja u infracrvenoj oblasti elektromagnetnog zračenja[3].

Slika 2. Živopisne boje oslikavaju nebo u okolini sjajnog para zvezda π1 i π2 Ždrala (π1 sredina, desno jarko crvena dok je π2 sredina, levo plavo – bela). U blizini centra, desno jeste sjajna spiralna galaksija IC 5201 a vide se i mnoge druge tamnije galaksije u pozadini kao rezultat širokougaonog snimka Digitizied Sky Survey 2 projekta. Creit: ESO/ Digitizied Sky Survey 2. Acknowledgement: David De Martin

Nekada davno, kada je π₁ Ždrala potrošila sopstveni vodonik, završio se prvi stadijum nuklearnih reakcija do tada jedne sasvim obične zvezde glavnog niza. Usput je došlo do skupljanja zvezde što je na kraju dovelo do toga da joj temperatura poraste na preko 100 miliona stepeni. Tako dostignuta visoka temperatura je dovela do pokretanja novih nuklearnih reakcija, ovoga puta zvezda je počela da sagoreva svoj helijum stvarajući teže elemente poput ugljenika i kiseonika. Ogromna razvijena toplota u jezgru je dovela do toga da se spoljašnji slojevi zvezde rašire naduvavajući zvezdu stotinama puta u odnosu na njenu originalnu veličinu. Danas uočavamo da se sjaj crvenog džina menja tokom vremena, odnosno uvrštavamo je u zvezde promenljivog sjaja. Sve do sada, površina zvezde nije detaljno snimana.

Radi poređenja, Sunčeva fotosfera se sastoji od oko dva miliona konvektivnih ćelija čiji je prečnik prosečno oko 1500 kilometara. Glavna razlika u veličini konvektivnih ćelija se može objasniti razlikom u površinskoj gravitaciji ove dve zvezde. Masa π₁ Ždrala je svega 1,5 mase Sunca ali je mnogo veća u prečniku što za rezultat ima i mnogo nižu površinsku gravitaciju, odnosno stvara se svega nekoliko izuzetno velikih granula.

Zvezde čija masa prelazi osmostruku masu Sunca završavaju svoj životni vek u epskim eksplozijama supernovih kojima svedoči vasiona dok se kod preostalih zvezda manjih masa spoljašnji slojevi raspršuju u okolni prostor formirajući predivne planetarne magline. Prethodna proučavanja zvezde π₁ Ždrala ukazuju na to da se tokom vremena formirala sfera od odbačenog materijala na 0,9 svetlosnih godina od centra zvezde. Smatra se da je do odbačaja materijala došlo pre nekih 20 hiljada godina. Navedena faza u životu zvezde relativno kratko traje, svega nekoliko desetina hiljada godina u odnosu na ukupni životni vek od više milijardi godina. Nova infracrvena posmatranja, odnosno razvijena tehnika i služi kako bi se stekao jasniji uvid u taj relativno kratak stadijum u životnom veku neke zvezde, kakva je i faza crvenog džina.

Prevod i adaptacija: Kočmaroš Laslo 05.03.2018.

Izvor

[1] π₁ Ždrala je nazvana u skladu sa Bajerovim sistemom označavanja zvezda. Godine 1603-će, nemački astronom Johan Bajer je izvršio klasifikaciju 1564 zvezda i pridodao im oznake po grčkom alfabetu i matičnom sazvežđu. Uopšteno rečeno, zvezde su dobile slova grčkog alfabeta u skladu sa sjajem zvezde (vrlo približno određeno) onako kako se vide sa Zemlje, odnosno u skladu sa njihovim prividnim sjajem. Pri tome, najsjajnija je označena sa Alfa (α). Najsjanija zvezda u sazvežđu Ždral je stoga Alfa Ždrala. 

[2] Granulacija predstavlja površinsku pojavu plazmenih konvektivnih strujanja na nekoj zvezdi. Kako se plazma sve više zagreva u okolini centra zvezde, ona ekspandira i podiže se ka površini da bi zatim došlo do njenog hlađenja u spoljašnjim delovima kada potamni i postaje znatno gušća pri čemu se ponovo spušta ka centru zvezde. Taj kontinualni proces se odvija milijardama godina i igra glavnu ulogu u astrofizičkim procesima u koje je uključen transport energije, pulsacije, zvezdani vetrovi kao i oblaci prašine smeđih patuljaka.

[3] Zvezda π₁ Ždrala je jedan od svetlijih predstavnika retke S klase zvezda i koju je prvi odredio američki astronom Paul Meril kako bi ih uvrstio u grupu zvezda sličnih neobičnih spektara. Tako su π₁ Ždrala, R Andromede i R Labuda postale prototipovi navedene klase. Razlog neobičnosti u spektru je danas poznat i rezultat je takozvanog "S – procesa" ili ti "proces sporog hvatanja neutrona" i zahvaljujući kome je nastala polovina od ukupne količine elemenata težih od gvožđa.