Gli astronomi che utilizzano il Very Large Telescope dell'ESO hanno per la prima volta osservato direttamente i modelli di granulazione sulla superficie di una stella al di fuori del sistema solare:la gigante rossa 1 Gruis che invecchia. Questa straordinaria nuova immagine dello strumento PIONIER rivela le cellule convettive che compongono la superficie di questa enorme stella, che ha 700 volte il diametro del sole. Ogni cellula copre più di un quarto del diametro della stella e misura circa 120 milioni di chilometri di diametro.

Situato a 530 anni luce dalla Terra nella costellazione del Grus (La Gru), π1 Gruis è una gigante rossa fredda. Ha circa la stessa massa del nostro Sole, ma è 700 volte più grande e diverse migliaia di volte più luminoso. Il nostro Sole si gonfierà per diventare una stella gigante rossa simile in circa cinque miliardi di anni.

Un team internazionale di astronomi guidato da Claudia Paladini (ESO) ha utilizzato lo strumento PIONIER sul Very Large Telescope dell'ESO per osservare π1 Gruis in modo più dettagliato che mai. Hanno scoperto che la superficie di questa gigante rossa ha solo poche cellule convettive, o granuli, ciascuno di circa 120 milioni di chilometri di diametro, circa un quarto del diametro della stella. Solo uno di questi granuli si estenderebbe dal Sole oltre Venere. Le superfici, note come fotosfere, di molte stelle giganti sono oscurate dalla polvere, che ostacola le osservazioni. Però, nel caso di π1 Gruis, sebbene la polvere sia presente lontano dalla stella, non ha un effetto significativo sulle nuove osservazioni all'infrarosso.

Quando π1 Gruis ha esaurito l'idrogeno per bruciare molto tempo fa, questa antica stella ha interrotto la prima fase del suo programma di fusione nucleare. Si è ridotto come ha esaurito l'energia, facendolo riscaldare fino a oltre 100 milioni di gradi. Queste temperature estreme hanno alimentato la fase successiva della stella quando ha iniziato a fondere l'elio in atomi più pesanti come carbonio e ossigeno. Questo nucleo intensamente caldo ha poi espulso gli strati esterni della stella, facendolo gonfiare a centinaia di volte più grande della sua dimensione originale. La stella che vediamo oggi è una gigante rossa variabile. Fino ad ora, la superficie di una di queste stelle non è mai stata fotografata in dettaglio prima d'ora.

A confronto, la fotosfera del Sole contiene circa due milioni di cellule convettive, con diametri tipici di appena 1500 chilometri. Le grandi differenze di dimensioni nelle celle convettive di queste due stelle possono essere spiegate in parte dalla loro diversa gravità superficiale. π1 Gruis è solo 1,5 volte la massa del Sole ma molto più grande, risultando in una gravità superficiale molto più bassa e solo pochi, estremamente largo, granuli.

Mentre le stelle più massicce di otto masse solari terminano la loro vita in drammatiche esplosioni di supernovae, le stelle meno massicce come questa espellono gradualmente i loro strati esterni, con conseguente belle nebulose planetarie. Precedenti studi su π1 Gruis hanno trovato un guscio di materiale a 0,9 anni luce di distanza dalla stella centrale, si pensa sia stato espulso circa 20 000 anni fa. Questo periodo relativamente breve nella vita di una stella dura solo poche decine di migliaia di anni - rispetto alla vita complessiva di diversi miliardi - e queste osservazioni rivelano un nuovo metodo per sondare questa fugace fase di gigante rossa.

Questa ricerca è stata presentata in un articolo "Grandi cellule di granulazione sulla superficie della stella gigante π1 Gruis", di C. Paladini et al., pubblicato sulla rivista Natura il 21 dicembre 2017.