Току-що е открит прост, но елегантен метод за измерване на повърхностното тегло на звезда. Разработена от екип от астрономи и ръководена от професора по физика и астрономия Вандербилт, Кийван Стасун, тази нова техника измерва „трептенето“ на звездата.
С несигурност, варираща от 50 до 200 процента, астрономите са нетърпеливи да се възползват от нов начин за измерване на повърхностната гравитация на звездата, който ще изравнява игралното поле. Чрез получаване на подобрени цифри за голямо разнообразие от звезди на различни разстояния, този нов метод може да бъде в състояние да намали цифрата на несигурността наполовина.
„След като знаете повърхностната гравитация на звездата, тогава се нуждаете само от едно друго измерване, нейната температура, която е доста лесна за получаване, за да определите нейната маса, размер и други важни физически свойства“, каза Стасун.
"Измерването на звездни повърхностни гравитации винаги е било труден бизнес", добави Гибор Басри, професор по астрономия в Калифорнийския университет в Бъркли, който допринесе за изследването. „Така че е много приятна изненада да открием, че финото трептене на светлината на звездата осигурява сравнително лесен начин за това.“
Как в момента се занимаваме с измерване на звездната гравитация на повърхността? Досега астрономите разчитаха на три метода: фотометричен, спектроскопичен и астеросеизмичен. Този нов начин на измерване, известен като „метод на трептене“, е много по-опростен от предишните начини и всъщност е по-точен от два от тях. Нека разгледаме и трите понастоящем приети метода ...
За фотометрията човек гледа колко ярко свети звезда в различни цветове. Подобно на графиката, тези модели разкриват химичен състав, температура и повърхностно тегло. Фотометричните данни са лесни за наблюдение, но не са много точни. Тя варира с несигурност от 90 до 150 процента. Подобно на фотометричните наблюдения, спектроскопската техника разглежда цвета, но много по-отблизо разглежда елементарните емисии на звездната атмосфера. Въпреки че има по-ниска степен на несигурност от 25 до 50 процента, тя е ограничена до по-ярки звезди. Подобно на баркода, той измерва гравитацията на повърхността с това колко широки се появяват спектралните линии: високата гравитация е разпръсната, а ниската - тясно. В астеросеизмологията точността се изостря само до няколко процента, но измерванията са трудни за получаване и се ограничават до ярки близки звезди. При тази техника се измерва звук, пътуващ през звездния интериор и се определят специфични честоти, свързани с гравитацията на повърхността. Гигантските звезди естествено пулсират при ниска стъпка, докато малките звезди отзвучават при по-висока. Представете си гонга на голяма камбана в противовес на дрънкането на малка.
И така, какво е трептене? При метода на трептене се измерват разликите в яркостта на звездата - по-конкретно промените, които се появяват за осем или по-малко часа. Тези вариации изглежда са свързани с гранулиране на повърхността, взаимното свързване на „клетките“, покриващи звездната повърхност. Тези региони са образувани от колони от газ, издигащи се отдолу. За звезди, които имат висока повърхностна гравитация, гранулацията изглежда по-фина и трепте по-бързо, докато звездите с ниска повърхностна гравитация показват груба гранулация и трептят бавно. Записването на трептене е прост процес, който включва само пет реда компютърен код за създаване на основно измерване. Благодарение на своята лекота и простота, той намалява не само разходите за получаване на данни, но и елиминира голяма част от усилията, необходими за измерване на повърхностното тегло на голям брой звезди.
„Спектроскопските методи са като хирургия. Анализът е щателен и включен и много фин “, каза Стасун. „Трептенето прилича повече на ултразвук. Просто пускате сондата около повърхността и виждате какво трябва да видите. Но неговата диагностична сила - поне с цел измерване на гравитацията - е толкова добра, ако не и по-добра. "
Точен ли е методът на трептене? Поставяйки измервания едно до друго с астеросеизмологията, изследователите са определили, че той има коефициент на несигурност по-малък от 25 процента - по-добър от спектроскопските и фотометричните резултати. Единствената му лоша характеристика е, че изисква задълбочени данни, взети за дълги периоди от време. Въпреки това, специален инструмент, Kepler, вече предостави огромно количество информация, която може да бъде рециклирана. Благодарение на своите десетки хиляди наблюдения на звезди, наблюдавани за екзопланети, данните на Kepler са лесно достъпни за бъдещи трептещи изследвания.
„Изключителната точност на данните от Kepler ни позволява да наблюдаваме бученето и вълните по повърхностите на звездите“, казва членът на екипа Джошуа Пепър, доцент по физика в университета в Lehigh. „Това поведение причинява фини промени в яркостта на звездата от времеви мащаб от няколко часа и ни казва много подробно колко далеч са тези звезди в еволюционния им живот.“
Как се откри трептенето? Аспирант Фабиен Бастиен беше първият, който забеляза нещо малко по-различно, докато използва специален софтуер за визуализация, за да изследва данните на Kepler. Този софтуер, разработен от астрономите Vanderbilt, първоначално е бил предназначен за изследване на големи, многоизмерни масиви от астрономии. (Инструментът за визуализиране на данни, който даде възможност за това откритие, наречен Filtergraph, е безплатен за обществеността.)
„Начертавах различни параметри, търсейки нещо, което да съответства на силата на магнитните полета на звездите“, каза Бастиен. „Не го намерих, но открих интересна връзка между определени модели на трептене и звездна гравитация.“
Тогава Бастиен съобщи за откритието си на Стасун. Също толкова любопитна, двойката след това реши да изпробва новия метод върху архивирани светлинки на Kepler от няколкостотин звезди, подобни на слънце. Според съобщението за новините, когато те очертават средната яркост на всяка конкретна звезда спрямо нейната интензивност на трептене, те забелязват модел. „С напредване на звездите общата им промяна постепенно пада до минимум. Това е лесно разбираемо, защото скоростта, с която върти една звезда, намалява постепенно с времето. Когато звездите се приближават до този минимум, тяхното трептене започва да нараства в сложност - характеристика, която астрономите са обозначили „пропукване“. След като стигнат до тази точка, която наричат трептящ под, звездите изглежда ще поддържат това ниско ниво на променливост до края на живота си, макар че изглежда отново да расте, когато звездите наближават краищата на своя живот като червени гигантски звезди . "
„Това е интересен нов начин за разглеждане на звездната еволюция и начин да превърнем бъдещата еволюция на нашето Слънце в по-голяма перспектива“, каза Стасун.
Какво е бъдещето на нашето Слънце според трептенето? Когато изследователите взеха проба на светлинната крива на Слънцето, те откриха, че „витае точно над трептящия под“. Това измерване ги навежда на хипотеза, че Сол ще се трансформира до „състояние на минимална променливост и в процеса на това ще загуби своите петна“. Възможно ли е това да не виждаме толкова активност, колкото се очаква през настоящото слънчево максимално време, или това е просто нова теория, при която е твърде рано да се правят предположения? Ще се обадим на трептенето ви и ще ви повишим две петна ...
Оригинален източник на история: Vanderbilt News Release.
