Jak wyglądają gwiazdy z bliska – najwyższa rozdzielczość obserwacji astronomicznych

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) zademonstrowała najwyższą jak dotąd rozdzielczość obserwacji gwiazdy. Obserwacje pokazują, że gwiazda jest otoczona pierścieniową strukturą gazu, która kolejno ucieka do otaczającej przestrzeni kosmicznej.

Przyszłe obserwacje z nowo zademonstrowaną wysoką rozdzielczością wyjaśnią nie tylko koniec życia kosmicznych olbrzymów, ale również początek, gdy wciąż się formują.

ALMA to radiowy interferometryczny teleskop macierzowy, w którym poszczególne anteny współpracują ze sobą w celu obserwacji obiektu astronomicznego. Rozdzielczość ALMA, czyli zdolność do dostrzegania drobnych szczegółów, zależy od odległości między antenami i częstotliwości obserwowanych fal radiowych.

Astronomowie z Joint ALMA Observatory, National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), National Radio Astronomy Observatory i European Southern Observatory wykorzystali maksymalny odstęp między antenami ALMA, wynoszący 16 km oraz odbiorniki o najwyższej częstotliwości (znane jako pasmo 10, do 950 GHz), aby osiągnąć najlepszą możliwą rozdzielczość. Badania opublikowano na łamach „The Astrophysical Journal”.

Zwiększenie rozdzielczości ALMA wymagało również nowej techniki kalibracji anten w celu skorygowania wahań atmosfery ziemskiej nad nimi. Zastosowana przez badaczy technika kalibracji, znana jako „band-to-band (B2B)”, została pierwotnie przetestowana w latach 90. w Nobeyama Radio Observatory of NAOJ dla przyszłych interferometrów milimetrowych lub submilimetrowych.

Astronomowie w swoich obserwacjach skupili się na R Leporis, gwieździe w końcowej fazie ewolucji gwiezdnej, znajdującą się w odległości około 1535 lat świetlnych od Ziemi. Zespołowi udało się zaobserwować R Leporis w najlepszej jak dotąd rozdzielczością, 5 milli-sekund kątowych, co jest odpowiednikiem możliwości zobaczenia pojedynczego ludzkiego włosa w odległości czterech kilometrów. Pozyskane dzięki tej technice obrazy przedstawiają powierzchnię gwiazdy i pierścień gazu wokół niej. Zespół potwierdził również, że gaz z gwiazdy ucieka do otaczającej ją przestrzeni.

Obserwacja przy użyciu znacznie większej rozdzielczości niż dotychczas, może być zastosowana do obserwacji młodych gwiazd z dyskami protoplanetarnymi, w których dopiero formują się planety. Przyszłe obserwacje w wysokiej rozdzielczości zapewnią nowy wgląd w to, jak powstają planety, zwłaszcza planety podobne do Ziemi.

Emil Gołoś