Astronomen maken de beste kaart van Antares tot nu toe

De ster Antares
Opname van Antares gemaakt met de Very Large Telescope Interferometer (VLTI) van de ESO. Het is de meest gedetailleerde opname van een ster anders dan onze Zon.Credit: ESO

Als sterren door hun voorraad waterstof heen zijn dan verlaten ze de hoofdreeks van hun evolutie en komen ze terecht in het rode reusstadium. Deze sterren zwellen dan behoorlijk op en worden tot tienduizenden keren groter dan onze Zon. Ze worden ook veel lichtzwakker en kouder waardoor ze een oranje-rode kleur krijgen.

Onlangs heeft een team van astronomen de VLTI (Very Large Telescope Interferometer) van de ESO gebruikt om de rode reus Antares te bestuderen. Ze waren in staat om de meest gedetailleerde kaart van een ster, anders dan onze Zon, te maken. De afbeeldingen leverden ook wat onverwachte dingen op over deze hele grote ster die astronomen kunnen helpen om de dynamica en de evolutie van rode reuzen beter te begrijpen.

Het doel van het onderzoek was het bestuderen hoe sterren die in het rode reusstadium zijn, veranderen. De VLTI is een uniek instrument dat in staat is om het licht van vier verschillende telescopen – de 8,2 meter telescopen van de ESO in Chili, te bundelen om zo een virtuele telescoop te maken die een resolutie heeft de gelijk is aan een telescooplens met een diameter van 200 meter. Hierdoor kunnen details zichtbaar worden gemaakt die buiten het bereik liggen van een enkele telescoop.

Onderzoekers vragen zich al jaren af hoe sterren als Antares in de laatste fase van hun evolutie zo snel materie kunnen verliezen. De VLTI is het enige instrument dat rechtstreeks de bewegingen van gas in de uitgedijde atmosfeer van Antares kan meten. Een belangrijke stap in het oplossen van het probleem. De volgende uitdaging is vinden hoe deze turbulente bewegingen worden aangedreven.

Voor hun onderzoek maakte het tem naast de VLTI ook gebruik van de Astronomical Multi-Beam combineR (AMBER). Dit is een spectrometer die in het nabije infrarood werkt om zo de lichtbundels van de telescopen op elkaar af te stemmen. Met behulp van deze combinatie van instrumenten lukte het de wetenschappers om beelden van het oppervlak van Antares in een klein golflengtegebied te verkrijgen.

Hieruit kon men de verschillen berekenen tussen de snelheid van het gas in de atmosfeer op verschillende plaatsen aan het oppervlak van Antares maar ook de gemiddelde snelheid over het hele oppervlak. Dit resulteerde in een tweedimensionale snelheidskaart van Antares. Het is voor het eerst dat een dergelijke kaart van een ster anders dan onze Zon is gemaakt en het is meteen de meest gedetailleerde kaart die we hebben van een andere ster dan onze Zon.

De studie leidde ook tot een aantal interessante ontdekkingen over wat er gebeurt aan het oppervlak en in de atmosfeer van Antares. Zo werd er bewijs gevonden dat gas met hoge snelheid uit het binnenste opwelt en tot op een afstand van 1,7 * de straal van de Zon in de ruimte komt. Veel verder dan voorheen werd aangenomen. Volgens de onderzoekers kan dit niet alleen door convectie worden verklaard. Convectie is het proces waarbij in een circulair patroon koud materiaal naar beneden beweegt en heet materiaal naar boven toe komt.

Dit proces vindt ook plaats in de atmosfeer van de Aarde en in stromingen in de oceanen maar het is ook verantwoordelijk voor het verplaatsen van plukken heter en kouder gas in sterren. Het feit dat convectie onvoldoende het gedrag van de uitgedijde atmosfeer van Antares kan verklaren suggereert dat een ander, nog onbekend proces hier voor verantwoordelijk is.

Deze resultaten, die zijn verkregen met hele nieuwe instrumenten, bieden nieuwe mogelijkheden voor onderzoek naar de evolutie van sterren. Het onderzoek is niet alleen van belang voor sterren ver buiten ons zonnestelsel maar leert ons ook wat er met onze eigen Zon gaat gebeuren als die de hoofdreeks verlaat en tot een rode reus begint te expanderen. Dat zal nog wel enkele miljarden jaren duren en het is helemaal niet zeker of de mensheid dan nog bestaat maar kennis over de evolutie van sterren is ook belangrijk voor onze kennis over het heelal.

Antares is de helderste ster van het sterrenbeeld Schorpioen – Scorpius.
Meer over Antares.

Eerste publicatie: 26 augustus 2017

Meer informatie: ESO, Nature