แสงที่พวกเขาผลิตโยกเยกไปรอบ ๆ ทําให้พวกเขายากที่จะตรึงลงความประทับใจของศิลปินที่มีต่อดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบซูเปอร์เจียนต์สีแดง แสงจ้าในระยะไกลมาจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่มีขนาดใกล้เคียงกัน (เครดิตภาพ: Shutterstock)
(เปิดในแท็บใหม่)ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถอธิบายได้ว่าทําไมดาวฤกษ์ขนาดใหญ่บางดวงจึงดูเหมือนจะเต้นไปรอบ ๆ บนท้องฟ้าแม้ว่าพวกมันจะไม่เคลื่อนไหวจริง ๆ ก็ตาม: ดวงดาวมีความกล้าที่เดือดพล่านผิดปกติซึ่งทําให้พื้นผิวของพวกเขาโยกเยกจึงเปลี่ยนปริมาณแสงที่พวกเขาให้ออกตามการศึกษาใหม่
ดาวเต้นรําเป็นที่รู้จักในนามซูเปอร์เจียนสีแดงวัตถุดาวฤกษ์ขนาดมหึมาที่พองตัวและเย็นลงเมื่อใกล้ถึง
จุดจบของชีวิต ดาวฤกษ์เหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ประมาณแปดเท่าและสามารถมีเส้นผ่านศูนย์กลางได้ถึง 700 เท่าของดวงอาทิตย์ซึ่งจะเทียบเท่ากับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ไปถึงเหนือวงโคจรของดาวอังคาร (กลืนดาวพุธดาวศุกร์โลกและดาวเคราะห์สีแดงในกระบวนการ) อย่างไรก็ตาม แม้จะมีรูปร่างมหึมา แต่ยักษ์ใหญ่ที่กําลังจะตายอย่างช้าๆ เหล่านี้อาจเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่งในการค้นหาอย่างแม่นยํา
นักดาราศาสตร์มักจะสามารถระบุตําแหน่งที่ใกล้เคียงแน่นอนของดาวฤกษ์ได้โดยการระบุจุดศูนย์กลางของภาพถ่ายหรือจุดศูนย์กลางของแสงที่เปล่งออกมาซึ่งมักจะเรียงตัวกันอย่างสมบูรณ์แบบด้วย barycenter หรือจุดศูนย์ความโน้มถ่วง ในดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ศูนย์ภาพถ่ายครองตําแหน่งคงที่ แต่ในซูเปอร์เจียนสีแดงจุดนี้ดูเหมือนจะโยกเยกไปมาข้ามดาวฤกษ์โดยเคลื่อนที่เล็กน้อยจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งเมื่อเวลาผ่านไป การเคลื่อนไหวดังกล่าวทําให้ยากที่จะระบุ barycenters ของดวงดาวซึ่งให้ที่อยู่จักรวาลที่แน่นอนของดาวและไม่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เหมือนศูนย์ถ่ายภาพที่กระตุก
ในการศึกษาใหม่นักวิจัยได้เปรียบเทียบซูเปอร์เจียนสีแดงเต้นรํากับดาวลําดับหลักที่เล็กกว่าหรือดาวฤกษ์ในส่วนที่มั่นคงของชีวิต นักวิทยาศาสตร์มองดูดาวฤกษ์ในกระจุกดาวฤกษ์ Perseus ซึ่งเป็นภูมิภาคที่มีดาวฤกษ์ที่มีความเข้มข้นสูง โดยเฉพาะดาวฤกษ์สีแดง ซึ่งอยู่ห่างจากระบบสุริยะประมาณ 7,500 ปีแสง โดยใช้ข้อมูลจากหอดูดาวอวกาศ Gaia ขององค์การอวกาศยุโรป
ข่าวที่เกี่ยวข้อง: ’ไมโครโนวา’ ที่เพิ่งค้นพบใหม่ยิงออกมาจากขั้วแม่เหล็กของดาวกินเนื้อคน
”เราพบว่าความไม่แน่นอนของตําแหน่งของซูเปอร์เจียนสีแดงนั้นใหญ่กว่าดาวฤกษ์ดวงอื่นมาก” Rolf Kudritzki ผู้เขียนร่วมการศึกษานักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาวายและผู้อํานวยการสถาบันมิวนิกเพื่อ Astro-, Particle และ BioPhysics ในเยอรมนี กล่าวในแถลงการณ์ (เปิดในแท็บใหม่).
ทีมจึงสร้างแผนที่ความเข้มของพื้นผิวซูเปอร์เจียนสีแดง คํานวณการวัดรังสี และใช้การจําลองอุทกพลศาสตร์เพื่อแสดงการเปลี่ยนแปลงในสกิน 3 มิติของดาวฤกษ์แผนที่เปิดเผยว่าพื้นผิวของ supergiants สีแดงมีพลวัตมากด้วยโครงสร้างก๊าซที่เป็นก้อนที่แว็กซ์และจางหายไปเมื่อเวลาผ่านไปแผ่พลังงานที่รุนแรงกว่าบริเวณพื้นผิวอื่น ๆ โครงสร้างชั่วคราวแต่มีความเข้มสูงเหล่านี้สว่างไสวกว่าพื้นผิวอื่น ๆ ของดาวฤกษ์ ซึ่งทําให้ศูนย์ภาพถ่ายเปลี่ยนไป ถ้าโครงสร้างสว่างพลุขึ้นทางด้านซ้ายของ supergiant สีแดงศูนย์ภาพยังเลื่อนไปทางซ้าย
หนึ่งในแผนที่พื้นผิวที่ทําในระหว่างการศึกษา วิดีโอแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วง
หลายเดือนและหลายปี พื้นที่สีส้มอ่อนและสีเหลืองมีความเข้มสูงกว่าและให้แสงมากกว่าพื้นที่สีแดงและสีดําที่มีความเข้มต่ํา (เครดิตภาพ: A. Chiavassa et al. 2022)ซูเปอร์เจียนสีแดงขนาดใหญ่สามารถอธิบายได้ว่าทําไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น เปลือกนอกของดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์หมุนเวียนที่อยู่ติดกันหลายพันเซลล์ — ช่องยาวของก๊าซหมุนซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งหมุนเวียนก๊าซที่ร้อนกว่าจากภายในดาวฤกษ์ไปยังพื้นผิวด้านนอกซึ่งมันจะเย็นลงและจมลงมาค่อนข้างเหมือนกับฟองอากาศภายในตะเกียงลาวา
แต่เนื่องจากซูเปอร์เจียนสีแดงมีขนาดใหญ่มากแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวของพวกมันจึงอ่อนแอกว่าแกนกลางของมันมาก เซลล์พาความร้อนของพวกมันจึงมีขนาดใหญ่กว่าดาวฤกษ์ดวงอื่นมาก โดยกินพื้นที่ระหว่าง 20% ถึง 30% ของรัศมีอันกว้างใหญ่ของซูเปอร์เจียนต์สีแดง หรือระหว่าง 40% ถึง 60% ของเส้นผ่านศูนย์กลางของมัน เซลล์พาความร้อนที่ใหญ่กว่าสามารถขนส่งก๊าซไปยังพื้นผิวของดาวฤกษ์ได้มากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่สร้างโครงสร้างที่สว่างจัดซึ่งรับผิดชอบต่อการขยับศูนย์ภาพถ่ายตามการศึกษา
ข้อมูลของทีมแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างพื้นผิวเหล่านี้สามารถมีขนาดได้หลากหลายซึ่งกําหนดระยะเวลาที่พวกมันเกาะติด “โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดมีวิวัฒนาการตามช่วงเวลาของเดือนหรือหลายปีในขณะที่โครงสร้างขนาดเล็กมีวิวัฒนาการในช่วงหลายสัปดาห์” Andrea Chiavassa ผู้เขียนนําการศึกษานักดาราศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการ Lagrange ในนีซฝรั่งเศสและสถาบัน Max Planck Institute for Astrophysics (MPIA) ในมิวนิกกล่าวในแถลงการณ์ ซึ่งหมายความว่าที่ตั้งของศูนย์ภาพถ่ายของดวงดาวอยู่ในฟลักซ์อย่างต่อเนื่องเขากล่าวเสริม
