Un team internazionale di astronomi ha creato la mappa più dettagliata mai realizzata dell'atmosfera della stella supergigante rossa Antares. La sensibilità e la risoluzione senza precedenti sia dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) che del Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation hanno rivelato le dimensioni e la temperatura dell'atmosfera di Antares appena sopra la superficie della stella, tutta la sua cromosfera, e fino alla regione del vento.

Stelle supergiganti rosse, come Antares e il suo più noto cugino Betelgeuse, sono enormi, stelle relativamente fredde alla fine della loro vita. Stanno per finire il carburante, crollo, e diventare supernova. Attraverso i loro vasti venti stellari, lanciano elementi pesanti nello spazio, svolgendo così un ruolo importante nel fornire i mattoni essenziali per la vita nell'universo. Ma è un mistero come si lanciano questi enormi venti. Uno studio dettagliato dell'atmosfera di Antares, la stella supergigante più vicina alla Terra, fornisce un passo cruciale verso una risposta.

La mappa ALMA e VLA di Antares è la mappa radio più dettagliata di qualsiasi stella, altro che Sole. ALMA ha osservato Antares vicino alla sua superficie (la sua fotosfera ottica) a lunghezze d'onda più corte, e le lunghezze d'onda maggiori osservate dal VLA hanno rivelato l'atmosfera della stella più lontano. Come si vede alla luce visibile, Il diametro di Antares è circa 700 volte più grande del Sole. Ma quando ALMA e il VLA hanno rivelato la sua atmosfera alla luce della radio, il supergigante si è rivelato ancora più gigantesco.

"La dimensione di una stella può variare notevolmente a seconda della lunghezza d'onda della luce con cui viene osservata, " ha spiegato Eamon O'Gorman del Dublin Institute for Advanced Studies in Irlanda e autore principale dello studio pubblicato nell'edizione del 16 giugno della rivista Astronomia e astrofisica . "Le lunghezze d'onda più lunghe del VLA hanno rivelato l'atmosfera della supergigante fino a quasi 12 volte il raggio della stella".

I radiotelescopi hanno misurato la temperatura della maggior parte del gas e del plasma nell'atmosfera di Antares. Più evidente era la temperatura nella cromosfera. Questa è la regione sopra la superficie della stella che viene riscaldata dai campi magnetici e dalle onde d'urto create dalla vigorosa convezione turbolenta sulla superficie stellare, proprio come il movimento gorgogliante in una pentola di acqua bollente. Non si sa molto sulle cromosfere, e questa è la prima volta che questa regione è stata rilevata nelle onde radio.

Grazie ad ALMA e alla VLA, gli scienziati hanno scoperto che la cromosfera della stella si estende fino a 2,5 volte il raggio della stella (la cromosfera del nostro Sole è solo 1/200 del suo raggio). Hanno anche scoperto che la temperatura della cromosfera è più bassa di quanto suggerito da precedenti osservazioni ottiche e ultraviolette. La temperatura raggiunge il 3, 500 gradi Celsius (6, 400 gradi Fahrenheit), dopo di che diminuisce gradualmente. A titolo di confronto, la cromosfera del Sole raggiunge temperature di quasi 20, 000 gradi Celsius.

"Abbiamo scoperto che la cromosfera è 'tiepida' piuttosto che calda, a temperature stellari, " ha detto O'Gorman. "La differenza può essere spiegata perché le nostre misurazioni radio sono un termometro sensibile per la maggior parte del gas e del plasma nell'atmosfera della stella, mentre le precedenti osservazioni ottiche e ultraviolette erano sensibili solo a gas e plasma molto caldi".

"Pensiamo che le stelle supergiganti rosse, come Antares e Betelgeuse, avere un'atmosfera disomogenea, " ha detto il coautore Keiichi Ohnaka dell'Universidad Católica del Norte in Cile che in precedenza ha osservato l'atmosfera di Antares alla luce infrarossa. "Immagina che le loro atmosfere siano un dipinto fatto di molti punti di diversi colori, rappresentano temperature diverse. La maggior parte del dipinto contiene punti del gas tiepido che i radiotelescopi possono vedere, ma ci sono anche punti freddi che solo i telescopi a infrarossi possono vedere, e punti caldi che vedono i telescopi UV. Al momento non possiamo osservare questi punti singolarmente, ma vogliamo provarlo in studi futuri".

Nei dati ALMA e VLA, gli astronomi per la prima volta videro una chiara distinzione tra la cromosfera e la regione in cui iniziano a formarsi i venti. Nell'immagine VLA, un vento enorme è visibile, espulso da Antares e illuminato dalla sua compagna più piccola ma più calda, Antares B.

"Quando ero studente, Ho sognato di avere dati come questo, ", ha affermato il coautore Graham Harper dell'Università del Colorado, Masso. "Conoscere le dimensioni e le temperature effettive delle zone atmosferiche ci dà un indizio di come iniziano a formarsi questi enormi venti e quanta massa viene espulsa".

"La nostra comprensione innata del cielo notturno è che le stelle sono solo punti di luce. Il fatto che possiamo mappare in dettaglio le atmosfere di queste stelle supergiganti, è una vera testimonianza dei progressi tecnologici nell'interferometria. Queste osservazioni tour de force avvicinano l'universo, proprio nel nostro cortile, ", ha affermato Chris Carilli dell'Osservatorio nazionale di radioastronomia, che è stato coinvolto nelle prime osservazioni di Betelgeuse a più lunghezze d'onda radio con il VLA nel 1998.