Нещодавно відкритий простий, але елегантний метод вимірювання сили поверхні зірки. Розроблена командою астрономів на чолі з професором фізики та астрономії Вандербільтом Ківаном Стассуном, ця нова методика вимірює «мерехтіння» зірки.
З невизначеністю, що становить від 50 до 200 відсотків, астрономи прагнули скористатися новим способом вимірювання сили поверхні поверхні зірки, який вирівняє ігрове поле. Отримавши вдосконалені показники для найрізноманітніших зірок на різних відстанях, цей новий метод міг би розрізати показник невизначеності навпіл.
"Після того, як ви дізнаєтесь про поверхневе тяжіння зірки, тоді вам знадобиться лише одне інше вимірювання, його температуру, яку досить легко отримати, щоб визначити її масу, розмір та інші важливі фізичні властивості", - сказав Стассун.
"Вимірювання зоряних гравітацій поверхні завжди було важкою справою", - додав Гібор Басрі, професор астрономії Каліфорнійського університету Берклі, який сприяв дослідженню. "Тож дуже приємно здивувати, коли тонке мерехтіння світла зірки забезпечує порівняно простий спосіб зробити це".
Як ми зараз займаємося вимірюванням сили зоряної поверхні? Досі астрономи покладалися на три методи: фотометричний, спектроскопічний та астеросейсмічний. Цей новий спосіб вимірювання, відомий як "метод мерехтіння", набагато більш спрощений, ніж попередні способи, і насправді більш точний, ніж два з них. Давайте подивимось на всі три прийняті в даний час методи ...
Для фотометрії слід подивитися, як яскраво світить зірка різними кольорами. Як і на графіку, ці зразки розкривають хімічний склад, температуру та силу поверхні. Фотометричні дані, які можна використовувати на слабких зірках, легко помітити, але це не дуже точно. Він коливається з невизначеністю від 90 до 150 відсотків. Подібно фотометричним спостереженням, спектроскопічна техніка розглядає колір, але набагато ближче дивиться на стихійні викиди зоряної атмосфери. Хоча вона має нижчий рівень невизначеності від 25 до 50 відсотків, вона обмежена яскравішими зірками. Як і штрих-код, він вимірює поверхневу гравітацію за тим, наскільки широкими є спектральні лінії: велика сила тяжіння рознесена, а нижня сила тяжіння вузька. В астеросейсмології точність посилюється лише до кількох відсотків, але вимірювання важко отримати і обмежуються яскравими, розташованими поруч зірками. У цій техніці вимірюється звук, що рухається по зоряному салону, і визначаються конкретні частоти, пов'язані з гравітацією поверхні. Гігантські зірки природним чином імпульсують при низькому кроці, в той час як маленькі зірки відгукуються на більш високій. Уявіть собі гонг великого дзвона на відміну від дзвін маленького.
Отже, що таке мерехтіння? У методі мерехтіння вимірюють різницю яскравості зірки - конкретно зміни, які виникають за вісім годин або менше. Ці зміни, здавалося б, пов'язані з грануляцією поверхні, взаємозв'язком "клітин", що покривають зоряну поверхню. Ці регіони утворені колонами газу, що піднімаються знизу. Для зірок, що мають високу поверхневу силу, грануляція виявляється більш тонкою і мерехтіє швидше, тоді як зірки з низькою поверхневою силою тяжіння показують грубу грануляцію і мерехтять повільно. Запис мерехтіння - це простий процес, який включає лише п'ять рядків комп'ютерного коду для створення базового вимірювання. Завдяки своїй легкості та простоті він зменшує не лише витрати на отримання даних, але й виключає велику кількість зусиль, необхідних для вимірювання сили поверхні великої кількості зірок.
«Спектроскопічні методи - це хірургія. Аналіз є ретельним, причетним і дуже дрібним », - сказав Стассун. «Мерехтіння більше схоже на УЗД. Ви просто запускаєте зонд по поверхні і бачите те, що вам потрібно бачити. Але його діагностична потужність - принаймні для вимірювання сили тяжіння - така ж гарна, якщо не краща ».
Чи точний метод мерехтіння? Розмістивши вимірювання поряд з астеросейсмологією, дослідники визначили, що він має коефіцієнт невизначеності менше 25 відсотків - краще, ніж як спектроскопічні, так і фотометричні результати. Єдина його погана особливість полягає в тому, що він вимагає вимагати витримки даних, взятих протягом тривалих періодів часу. Однак спеціальний інструмент Kepler вже надав величезну кількість інформації, яку можна переробити. Завдяки десяткам тисяч спостережень зірок, що відслідковуються за екзопланетами, дані Kepler легко доступні для майбутніх обстежень мерехтіння.
"Вишукана точність даних Kepler дозволяє нам відстежувати струмені та хвилі на поверхнях зірок", - сказав член команди Джошуа Пеппер, доцент фізики університету Легі. "Така поведінка спричиняє незначні зміни яскравості зірки за часовою шкалою в кілька годин і нам дуже докладно розповідає про те, як далеко проходять ці зірки в еволюційному житті".
Як тільки було виявлено мерехтіння? Аспірант Фабієн Бастієн першим помітив щось трохи інше, використовуючи спеціальне програмне забезпечення для візуалізації для вивчення даних Кеплера. Це програмне забезпечення, розроблене астрономами Вандербільта, спочатку було призначене для дослідження великих, багатовимірних наборів астрономії. (Інструмент візуалізації даних, який дав можливість цього відкриття, який називається Filtergraph, безкоштовний для загального користування.)
"Я будував різні параметри, шукаючи щось, що співвідноситься з силою магнітних полів зірок", - сказав Бастієн. "Я не знайшов цього, але виявив цікаву кореляцію між певними моделями мерехтіння і зоряною гравітацією".
Тоді Бастієн повідомила про своє відкриття Стассуну. Не менш цікаво, тоді пара вирішила спробувати новий метод на архівованих кривих світлових кривих Кеплера з кількох сотень схожих на сонце зірок. Згідно з новинним випуском, коли вони намітили середню яскравість будь-якої конкретної зірки на тлі її інтенсивності мерехтіння, вони помітили закономірність. «Зіркою зірок їх загальна зміна поступово знижується до мінімуму. Це легко зрозуміти, оскільки швидкість, з якою крутиться зірка, з часом поступово зменшується. Коли зірки наближаються до цього мінімуму, їх мерехтіння починає зростати в складності - характеристика, яку астрономи назвали «тріскучі». Як тільки вони досягають цієї точки, яку вони називають мерехтливою підлогою, зірки, як видається, зберігають цей низький рівень мінливості протягом усього життя, хоча це, схоже, знову зростає, коли зірки наближаються до кінця свого життя, як червоні зірки-гіганти. . "
"Це цікавий новий спосіб поглянути на еволюцію зірок і спосіб перетворити майбутню еволюцію нашого Сонця в більш грандіозну перспективу", - сказав Стассун.
То яке майбутнє нашого Сонця за мерехтінням? Коли дослідники відібрали світлову криву Сонця, вони виявили, що воно «зависає прямо над мерехтливим дном». Це вимірювання спонукає їх до гіпотези, що Сол перетвориться на "стан мінімальної мінливості і в процесі цього втратить свої плями". Може, тому ми не бачимо такої активності, як очікувалося протягом поточного максимального сонячного часу, чи це лише нова теорія, коли робити такі припущення ще рано? Ми зателефонуємо вашому мерехтінню і піднімемо вам дві плями ...
Оригінальне джерело історії: Новини Vanderbilt.
