Nemrég fedezték fel egy csillag felületi gravitációjának egyszerű, mégis elegáns módszerét. A csillagászok által kifejlesztett és Vanderbilt Fizikai és Csillagászat professzor, Keivan Stassun vezetésével ez az új technika a csillagok villogását méri.
50 és 200 százalék közötti bizonytalansággal a csillagászok vágyakoztak egy új módszerrel, a csillag felületi gravitációjának mérésével, amely kiegyenlíti a játékteret. Ha különféle távolságokon futó csillagok széles skáláján javított adatokat kap, ez az új módszer felére képes csökkenteni a bizonytalanságot.
"Miután megismerte a csillag felszíni gravitációját, akkor csak egy másik mérésre van szüksége, annak hőmérsékletére, amelyet meglehetősen könnyű megszerezni, hogy meghatározzák tömegét, méretét és más fontos fizikai tulajdonságokat" - mondta Stassun.
"A csillagfelszíni gravitációk jó mérése mindig nehéz feladat volt" - tette hozzá Basri Gibor, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem csillagászati professzora, aki hozzájárult a tanulmányhoz. "Tehát nagyon kellemes meglepetés, hogy a csillag fényének finom villogása viszonylag egyszerű módon megteheti."
Csak hogyan tudjuk megmérni a csillagfelszíni gravitációt? A csillagászok eddig három módszerre támaszkodtak: fotometrikus, spektroszkópikus és aszteroszeizmikus. Ez a mérési új módszer, a „villogó módszer” néven sokkal egyszerűbb, mint a korábbi módszereknél, és valójában pontosabb, mint kettő. Vessen egy pillantást mind a három jelenleg elfogadott módszerre ...
A fotometria szempontjából megnézheti, hogy a csillag mennyire ragyog különféle színekben. Mint egy grafikon, ezek a minták feltárják a kémiai összetételt, a hőmérsékletet és a felületi gravitációt. A gyenge csillagokon használható, a fotometrikus adatokat könnyű megfigyelni, de nem túl pontos. A bizonytalanság 90-150 százalék. A fotometrikus megfigyelésekhez hasonlóan a spektroszkópiai technika a színt is szemügyre veszi, de sokkal közelebbről szemlélteti a csillag atmoszféra elemi kibocsátását. Míg az alacsonyabb bizonytalansági aránya 25-50%, a világosabb csillagokra korlátozódik. Mint a vonalkód, a felületi gravitációt méri a spektrális vonalak szélessége alapján: a nagy gravitáció szétszóródik, míg az alsó gravitáció keskeny. Az aszteroszemizmusban a pontosság csak néhány százalékra nő, de a méréseket nehéz elérni, és csak a fényes, közeli csillagokra korlátozódnak. Ebben a technikában megmérik a csillagok belsejében áthaladó hangot, és meghatározzák a felületi gravitációhoz kapcsolódó specifikus frekvenciákat. Az óriáscsillagok természetesen alacsony hangmagassággal pulzálnak, míg a kis csillagok visszhangzik a nagyobbnál. Képzelje el a harang gongját, szemben a kicsi hangjelzésével.
Szóval mi villog? A villogás módszerével megmérik a csillag fényerő-különbségeit - különösen azokat a variációkat, amelyek nyolc vagy annál rövidebb órán belül fordulnak elő. Úgy tűnik, hogy ezek a variációk a felszíni granulációhoz kapcsolódnak, a csillagfelületet fedő „cellák” összekapcsolódásához. Ezeket a régiókat alulról felfelé emelkedő gázoszlopok alkotják. A nagy felületi gravitációjú csillagok esetében a granulálás finomabbnak és gyorsabban villog, míg az alacsony felületi gravitációjú csillagok durva szemcsés szemcséket mutatnak és lassan villognak. A villódzás rögzítése egyszerű folyamat, amely csak öt sornyi számítógépkódot foglal magában az alapvető mérés létrehozásához. Könnyűségének és egyszerűségének köszönhetően nemcsak az adatok megszerzésének költségeit csökkenti, hanem nagyszámú csillag felületi gravitációjának méréséhez szükséges erőfeszítéseket is kiküszöböli.
„A spektroszkópiai módszerek olyanok, mint a műtét. Az elemzés aprólékos, bevonó és nagyon finom szemléletű ”- mondta Stassun. „A villogás inkább az ultrahang. Csak a szondát futtatja a felület körül, és látja, amit látnia kell. Diagnosztikai ereje - legalábbis a gravitáció mérése céljából - ugyanolyan jó, ha nem is jobb. ”
A villogási módszer pontos? Azáltal, hogy a méréseket egymás mellé helyezte az aszteroszeizmológiával, a kutatók megállapították, hogy a bizonytalansági tényező kevesebb mint 25 százalék - ez jobb, mint mind a spektroszkópiai, mind a fotometriai eredmények. Az egyetlen rossz tulajdonsága, hogy hosszú időn át igényelt adatokat igényel. Egy speciális műszer, a Kepler azonban már rengeteg információt szolgáltatott, amely újrahasznosítható. Tizennézezer csillagmegfigyelésnek köszönhetően, amelyeket exoplanetek felett figyeltünk, a Kepler-adatok könnyen elérhetők a jövőbeli villódzási vizsgálatokhoz.
"A Kepler adatainak tökéletes pontossága lehetővé teszi a csillagok felületén fellángolódás és hullámok figyelemmel kísérését." - mondta Joshua Pepper, a csapat tagja, a Lehigh Egyetem fizikai adjunktusa. "Ez a viselkedés a csillagok fényerejének apró változásait eredményezi néhány órás skálán, és nagyon részletesen megmondja nekünk, hogy ezek a csillagok milyen messze vannak evolúciós életük során."
Hogyan fedezték fel a villogást? A végzős hallgató Fabienne Bastien volt az első, aki észrevett valami kicsit másképp, miközben speciális megjelenítő szoftver segítségével vizsgálta meg Kepler adatait. Ezt a szoftvert, amelyet a Vanderbilt csillagászok fejlesztettek ki, eredetileg nagy, többdimenziós csillagászati adatkészletek kutatására szánta. (A felfedezést lehetővé tevő adatmegjelenítő eszköz, a Filtergraph nevű eszköz ingyenes.)
"Különböző paramétereket ábrázoltam, és kerestem valamit, amely korrelál a csillagok mágneses tereinek erősségével" - mondta Bastien. "Nem találtam, de érdekes összefüggést találtam bizonyos villogási minták és a csillaggravitáció között."
Bastien ezután jelentette Stassunnak a felfedezését. Ugyanilyen kíváncsi, a pár ezután úgy döntött, hogy kipróbálja az új módszert több száz napszerű csillag archivált Kepler-fénygörbéin. A sajtóközlemény szerint amikor egy adott csillag átlagos fényerejét megvilágították a villódzás intenzitása ellen, észleltek egy mintát. „A csillagok öregedésével általános variációjuk fokozatosan csökken. Ez könnyen érthető, mivel a csillag forogási sebessége az idő múlásával fokozatosan csökken. Ahogy a csillagok megközelítik ezt a minimumot, villogásuk komplexitásba kezd növekedni - ez egy olyan tulajdonság, amelyet a csillagászok „pattogásnak” neveztek. Amint elérték ezt a pontot, amelyet villódzó padlónak hívnak, úgy tűnik, hogy a csillagok fennmaradnak az alacsony variabilitás szintjén egész életében, bár úgy tűnik, hogy újra növekszik, amikor a csillagok életed végére vörös óriás csillagként közelednek. .”
"Ez egy érdekes új módszer a csillagok fejlődésének szemléltetésére, és egyúttal a Nap jövőbeli fejlődésének nagyobb perspektívába helyezése" - mondta Stassun.
Tehát mi a Napunk jövője villogás szerint? Amikor a kutatók mintát vettek a Nap fénygörbéjéről, úgy találták, hogy az „közvetlenül a villódzó padló fölött lebeg”. Ez a mérés arra készteti őket, hogy Sol átváltozzon „a minimális variabilitás állapotába, és a folyamat során elveszíti foltokat”. Ez lehet az oka annak, hogy nem látunk olyan sok tevékenységet, mint amire a jelenlegi napenergia maximális idő alatt számíthatunk, vagy ez csak egy új elmélet, ahol még túl korai lenne feltételezéseket tenni? Felhívjuk a villogást, és két pontot emelünk fel téged ...
Eredeti történet forrása: Vanderbilt sajtóközlemény.
