比太陽大75倍的氣泡正在遙遠恆星的表面沸騰

在距離我們180光年的一顆恆星上，天文學家拍攝到了恆星表面變化的影像，這些變化是由於恆星內部持續的熱對流而發生的。

這三張照片是紅巨星 R Doradus 兩週內不斷變化的表面形態，該恆星的直徑是太陽的350倍，正在經歷劇烈的熱對流過程，這也是它生命的最後階段。

紅巨星 R Doradus在不同日期的表面影像。左下的白圈代表地球的軌道大小。（Credit：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Vlemmings et al.）

這項研究是人類首次拍攝到太陽系以外的恆星進行這一過程的影像。利用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA），天文學家在 R Doradus 表面上繪製出巨大的熱氣泡，這些氣泡的大小是太陽的75倍，它們上升到表面後又迅速消退，且時間尺度遠比天文學家預期的要短。

如果我們想了解太陽以外的恆星表面變化，R Doradus 是研究的完美對象。它非常巨大，意味著有更多的表面積，且它的活動也更為劇烈，因此更容易成像。

恆星存在對流過程，即核心產生的熱量向外流出最終到達表面。在太陽上，這種現象以對流顆粒的形式呈現，這些被稱為米粒組織的顆粒通常約1000公里寬，比美國德州稍小一些。它們從太陽中心湧出並在邊緣消退，持續約20分鐘後消散。在更深處，中米粒的寬度在5000至10000公里之間，壽命約為3小時，而超米粒約為32000公里寬，並持續約20小時。

「對流在我們的太陽表面創造了美麗的米粒組織，但在其他恆星上很難看到。有了 ALMA，我們現在不僅能直接看到對流顆粒——它們的大小是我們太陽的75倍！——還能首次測量它們的移動速度。」天文學家提奧．庫里（Theo Khouri）說。

這些對流顆粒非常巨大，研究人員並不確定原因。R Doradus 上的米粒組織可能是紅巨星的中米粒或超米粒，或者是紅巨星特有的類型。它們也可能是米粒組織疊加在一起產生的效果。

紅巨星與太陽非常不同，太陽目前正處於生命的中段。而紅巨星是那些中心的氫已經耗盡，並使用殼層的氫來產生能量的恆星。這個過程使得恆星膨脹，變得比其原本的大小大數倍。天文學家預測，太陽進入紅巨星階段時，可能會膨脹至火星軌道。

由於我們在遙遠距離的觀測存在限制，因此關於紅巨星還有許多未解之謎。相較於太陽米粒組織，這些對流顆粒的極短壽命可能只是恆星生命末期的正常現象。