天文学家成功拍摄了太阳以外的一颗恒星的详细图像，使他们能够观察到其表面气泡的动态运动。这些图像聚焦于R Doradus恒星，使用了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜捕获，这是欧洲南方天文台（ESO）的一个联合项目，于2023年7月和8月进行观察。这些观测揭示了巨大的、加热的气泡，其体积是太阳的75倍，出现在恒星的表面并以惊人的速度潜入其内部。
天文学家首次拍摄了太阳以外的恒星图像，足够详细以观察其表面气泡的上升和下降。这些R Doradus的图像是在2023年7月和8月使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）拍摄的，该望远镜由欧洲南方天文台（ESO）共享。它们显示出巨大的热气泡，其体积为太阳的75倍，出现在表面并比科学家预期的更快地沉回恒星内部。
“这是我们第一次能够以如此详细的方式视觉化真实恒星的冒泡表面，”瑞典查尔姆斯科技大学的教授、最近在《自然》期刊上发表研究的主要作者Wouter Vlemmings表示。“我们从未预料到数据会如此优秀，以至于我们能够分辨出恒星表面上发生的对流的如此多复杂细节。”
恒星在其核心通过核聚变产生能量。该能量通过大型热气泡向外层移动，这些气泡最终冷却并沉回——类似于熔岩灯中的运动。这种被称为对流的行为在分散重元素（如碳和氮）方面起着关键作用，这些元素是在恒星的核心中形成的，并传播到整个恒星中。人们还认为它影响将这些元素带入太空的恒星风，促成新恒星和行星的形成。
在这项研究之前，对其它恒星的对流运动的详细跟踪尚未实现。使用ALMA，研究团队在大约一个月的时间内收集了R Doradus的高分辨率图像。R Doradus是一颗红巨星，其直径约为太阳的350倍，位于距离地球约180光年的金鱼座。其巨大的体积和相对的近距离使其成为近距离观察的优秀候选者。此外，由于其质量与太阳相当，R Doradus提供了有关我们太阳在大约五十亿年后转变为红巨星时可能的样子的重要见解。
“对流形成了太阳表面上令人惊叹的颗粒状图案，但在其他恒星上观察到这一点一直很困难，”查尔姆斯的研究员和该研究的合著者Theo Khouri表示。“借助ALMA，我们不仅能够视觉捕捉对流颗粒——每个颗粒都比我们的太阳大75倍——而且第一次测量了它们的运动速度。”
R Doradus的颗粒似乎遵循着一个月的运动循环，这比以前基于太阳中的对流模式的预期要快。“这种差异的原因仍然未知。看起来对流在恒星衰老时以我们尚未理解的方式发生变化，”Vlemmings解释道。像R Doradus这样的观察有助于揭示太阳状恒星在膨胀成酷冷、过大且泡泡形式的行为。
“我们能够直接成像遥远恒星表面的细节，目睹之前只在我们太阳上可观察到的物理现象，这真是非凡的，”参与该项目的查尔姆斯博士生Behzad Bojnodi Arbab总结道。
附注
*虽然在其他恒星上已经详细研究过对流气泡——例如在ESO的非常大型望远镜干涉仪上的PIONIER仪器——但最新的ALMA观测在不同和更有效地追踪这些气泡的运动方面是独特的。
