Używając zestawu 4 teleskopów, astronomom udało się uzyskać zdjęcie tarczy gwiazdy Altair, jednej z najbliższych nam gwiazd jaśniejących na letnim niebie.

Ostatnimi czasy uwiecznienie wyglądu tarczy ogromnych gwiazd, takich jak Betelgeza, które są wielokroć większe od Słońca, spowszedniało nam – tarcz takich olbrzymów sfotografowano już kilka. Na tym polu zdecydowanie wyróżnia się najnowsze osiągnięcie międzynarodowego zespołu astronomów. Po raz pierwszy dane nam jest ujrzeć powierzchnię względnie niewielkiej, spalającej wodór gwiazdy podobnej do naszego Słońca (jest także ciągu głównego, ma porównywalne rozmiary). Altair z arabskiego oznacza „Latającego Orła” i odległy jest od nas o 16,7 lat świetlnych (Altair nie jest kulą!„>pisaliśmy już o nim wcześniej). Znajdziemy go bez problemu na obecnym, wiosenno-letnim niebie, gdyż coraz wcześniej wschodzi Trójkąt Letni, a dolny róg owego asterismu w naszych szerokościach geograficznych to właśnie Altair, w konstelacji Orła.

„Galaktyka jest ukształtowana przez efekty oddziaływania dość rzadkich, ale za to niezwykle jasnych, gorących i szybko rotujących gwiazd„, jak stwierdził John Monnier z Uniwersytetu Michigan, autor pracy poświęconej tej tematyce. „Takie gwiazdy mają o wiele więcej wspólnego z Altairem niż z naszym Słońcem, a więc poznając Altaira poznamy lepiej sposób, w jaki te gwiazdy, rozproszywszy się po Galaktyce, wpływały na jej losy„.

Monnier był jednym z członków zespołu, który wykonał zdjęcie. Użyto w tym celu sześciu teleskopów zlokalizowanych na Mt. Wilson w Kalifornii, obsługiwanych z Centrum Astronomii Wysokich Rozdzielczości Kątowych (CHARA) przy Uniwersytecie stanu Georgia w Atlancie, wspieranym przez Narodową Fundację Naukową (NSF).

Center For High Angular Resolution Astronomy

Kompleks interferometryczny CHARA Uniwersytetu stanu Georgia w USA.

Teleskopy CHARA były specjalnie przystosowane do wykonania przełomowego zdjęcia dzięki nowemu systemowi kompensowania zniekształceń obrazu wywołanych obecnością atmosfery, zwanemu Michigan Infrared Combiner. Niedawne ulepszenia w technologii łączności światłowodowej sprawiły, że połączenie tych teleskopów było możliwe. „Jeśli chodzi o obserwacje w świetle widzialnym bądź podczerwonym, to układ teleskopów CHARA ma największy na świecie rozstaw pomiędzy elementami, co bezpośrednio przekłada się na najwyższą rozdzielczość i pozwala na bardzo duże przybliżanie obrazów gwiazd„, dodał Hal McAlister, dyrektor CHARA i profesor astronomii.

Center For High Angular Resolution Astronomy

Wizualizacja obrazująca możliwości kompleksu CHARA.

Aż do niedawna astronomowie gromadzili bardzo duże ilości danych o gwiazdach, ale nie byli w stanie poznać jednej właściwości: bezpośredniego wyglądu zewnętrznego tarczy gwiazdy. Nawet przez największe teleskopy gwiazdy wyglądały jak punkty światła, jak to, co widzimy gołym okiem na nocnym niebie. Wspomniana Betelgeza oglądana przez teleskop Hubble'a to zaledwie rozmyta plamka.

NASA

Pierwszym bezpośrednim zdjęciem tarczy gwiazdy innej niż Słońce było sfotografowanie Betelgezy. Alfa Oriona (czyli Betelgeza) jest czerwonym nadolbrzymem, około 700 razy większym od Słońca. Hubble mógł zrobić zdjęcie tarczy gwiazdy, pomimo tego że jest 20 000 razy mniejsza na niebie niż Księżyc w pełni. Taką zdolność rozdzielczą można porównać to rozróźnienia światła lewego od prawego samochodu jadącego w odległości 10 000 km. Zdjęcie wykonała Kamera Słabych Obiektów (FOC) 3 marca 1995 roku.

Używając teleskopów sprzężonych w układzie interferomerycznym, astronomowie uchwycili fale podczerwone w rozdzielczości porównywalnej do jednego gigantycznego teleskopu z lustrem o wymiarach 265 na 195 metrów, tj. 100 razy większego niż zwierciadło Hubble'a, i o 25 razy lepszej rozdzielczości. Interferometria polega na użyciu wielu małych, oddalonych od siebie teleskopów, w celu wykonania zdjęcia jednego, niewielkiego obszaru.

Odkrycie pomaga odpowiedzieć na niektóre pytania, ale w międzyczasie powstają nowe, szczególnie w momencie porównywania przewidywań teoretycznych modelu naukowego z wynikami obserwacji. Altaira zaliczamy do szybko obracających się obiektów, podobnie jak Wegę, jego kompana z Trójkąta Letniego. Rotuje on tak szybko (ok. 300 km/s na równiku), że jest zniekształcony przez siłę odśrodkową. Jego promień równikowy jest o 22% większy od promienia biegunowego (animacja).

Center For High Angular Resolution Astronomy

Wygląd modelu obrazującego grawitacyjne pociemnienie Altaira w porównaniu do rzeczywistego zdjęcia otrzymanego z teleskopów CHARA.

W 1924 astronom Hugo von Zeipel przewidział, że szybko rotujące gwiazdy będą miały właśnie takie równikowe wybrzuszenie. Przypuszczał także, iż wzdłuż równika będą wykazywać obecność ciemnego pasa, zwanego grawitacyjnym pociemnieniem. Wypukły równik byłby ciemniejszy, a zatem chłodniejszy, ze względu na większą odległość od nuklearnego rozgrzanego pieca w centrum gwiazdy niż jej pozostałe regiony.

Zdjęcie Altaira jako pierwsze potwierdza słuszność tej prostej w założeniach tezy, choć równik jest nawet ciemniejszy niż zakładały przewidywania długo akceptowanych modeli, co wskazuje na ich niedociągnięcia.

Badania te to duży krok w przyszłość. Gwiazdy ciągu głównego są jedną z najliczniejszych grup gwiazd i możliwość zbadania dokładniej jednej z nich (prócz naszego Słońca) stwarza duże możliwości dla kolejnych badaczy. Jednym z możliwych dalszych celów jest bezpośrednia fotografia planet pozasłonecznych. Fotografowanie tarcz gwiazd to dopiero początek…