Práve bol objavený jednoduchý, ale elegantný spôsob merania povrchovej gravitácie hviezdy. Táto nová technika, ktorú vyvinul tím astronómov a ktorej predsedal Vanderbilt, profesor fyziky a astronómie Keivan Stassun, meria „blikanie“ hviezdy.
S neistotou v rozmedzí od 50 percent do 200 percent sa astronómovia túži po novom spôsobe merania gravitácie povrchu, ktorý vyrovná podmienky ihriska. Získaním vylepšených čísiel pre širokú škálu hviezd v rôznych vzdialenostiach by táto nová metóda mohla znížiť číslo neistoty na polovicu.
"Akonáhle budete vedieť povrchovú gravitáciu hviezdy, budete potrebovať iba jedno ďalšie meranie, jeho teplotu, ktorú je celkom ľahké získať, aby ste určili jej hmotnosť, veľkosť a ďalšie dôležité fyzikálne vlastnosti," uviedol Stassun.
„Dobre merať gravitáciu povrchu hviezd bolo vždy ťažké,“ dodal Gibor Basri, profesor astronómie na Kalifornskej univerzite, Berkeley, ktorý sa podieľal na štúdii. "Je to veľmi príjemné prekvapenie, keď zistíme, že jemné blikanie svetla hviezdy poskytuje relatívne ľahký spôsob, ako to urobiť."
Ako teraz postupujeme pri meraní gravitácie povrchu hviezd? Až doteraz sa astronómovia spoliehali na tri metódy: fotometrickú, spektroskopickú a asteroseizmatickú. Tento nový spôsob merania, známy ako „metóda blikania“, je oveľa jednoduchší ako predchádzajúce spôsoby a v skutočnosti je presnejší ako dva z nich. Pozrime sa na všetky tri v súčasnosti akceptované metódy ...
Pokiaľ ide o fotometriu, pozeráme sa, ako jasne žiari hviezda v rôznych farbách. Podobne ako graf, aj tieto vzorce ukazujú chemické zloženie, teplotu a povrchovú gravitáciu. Fotometrické údaje, ktoré sa dajú použiť pri slabých hviezdach, sa ľahko pozorujú, ale nie sú príliš presné. Pohybuje sa s neurčitosťou 90 až 150 percent. Podobne ako pri fotometrických pozorovaniach sa spektroskopická technika zameriava na farbu, ale oveľa bližšie na elementárne emisie hviezdnej atmosféry. Hoci má nižšiu mieru neistoty 25 až 50 percent, obmedzuje sa na jasnejšie hviezdy. Podobne ako čiarový kód meria povrchovú gravitáciu podľa toho, ako široké sú spektrálne čiary: vysoká gravitácia je rozložená, zatiaľ čo nižšia gravitácia je úzka. V asteroseizmológii sa presnosť zaostruje iba na niekoľko percent, ale merania je ťažké získať a sú obmedzené na jasné blízke hviezdy. Pri tejto technike sa meria zvuk prechádzajúci cez hviezdny vnútro a určujú sa konkrétne frekvencie spojené s povrchovou gravitáciou. Obrovské hviezdy prirodzene pulzujú pri nízkom rozstupe, zatiaľ čo malé hviezdy sa odrážajú na vyššej. Predstavte si gong veľkého zvonu na rozdiel od zvončeka malého zvončeka.
Čo je blikanie? Pri metóde blikania sa merajú rozdiely jasu hviezdy - konkrétne odchýlky, ktoré sa vyskytujú za osem alebo menej hodín. Zdá sa, že tieto variácie sú spojené s povrchovou granuláciou, pričom prepojenie „buniek“ pokrýva hviezdny povrch. Tieto oblasti sú tvorené stĺpcami plynu stúpajúcimi zdola. V prípade hviezd, ktoré majú vysokú povrchovú gravitáciu, sa zdá, že granulácia je jemnejšia a blikajú rýchlejšie, zatiaľ čo hviezdy s nízkou povrchovou hmotnosťou vykazujú hrubú granuláciu a pomaly blikajú. Záznam blikania je jednoduchý proces, ktorý zahŕňa iba päť riadkov počítačového kódu na vytvorenie základného merania. Vďaka svojej ľahkosti a jednoduchosti znižuje nielen náklady na získavanie údajov, ale tiež eliminuje veľké úsilie potrebné na meranie povrchovej gravitácie veľkého počtu hviezd.
„Spektroskopické metódy sú ako chirurgia. Analýza je starostlivá a zapojená a veľmi jemnozrnná, “povedal Stassun. „Blikanie je skôr ako ultrazvuk. Stačí spustiť sondu po povrchu a uvidíte, čo musíte vidieť. Ale jej diagnostická sila je prinajmenšom na účely merania gravitácie dobrá, ak nie lepšia. ““
Je metóda blikania presná? Vedci stanovili merania vedľa seba s asterózizmom a určili tak, že faktor neistoty je menší ako 25 percent - lepší ako spektroskopické aj fotometrické výsledky. Jeho jedinou zlou vlastnosťou je, že vyžaduje náročné údaje získané za dlhé časové obdobia. Avšak špeciálny nástroj, Kepler, už poskytol veľké množstvo informácií, ktoré je možné recyklovať. Vďaka desiatkam tisícok pozorovaní hviezd monitorovaných na exoplanetách sú údaje Keplera ľahko dostupné pre budúce vyšetrenia blikaním.
"Vynikajúca presnosť údajov od Keplera nám umožňuje monitorovať vírenie a vlny na povrchoch hviezd," uviedol člen tímu Joshua Pepper, pomocný profesor fyziky na Lehigh University. "Toto správanie spôsobuje jemné zmeny jasu hviezdy na časovej stupnici niekoľkých hodín a veľmi podrobne nám hovorí, ako ďaleko sú tieto hviezdy v ich evolučných životoch."
Ako bolo zistené blikanie? Postgraduálna študentka Fabienne Bastienová si ako prvá všimla niečo trochu iné, keď pomocou špeciálneho vizualizačného softvéru preskúmala údaje Keplera. Tento softvér, ktorý vyvinuli astronómovia Vanderbilt, bol pôvodne určený na skúmanie veľkých, viacrozmerných súborov údajov o astronómii. (Nástroj na vizualizáciu údajov, ktorý umožnil tento objav, nazývaný Filtergraph, je pre verejnosť bezplatný.)
"Vyvíjal som rôzne parametre a hľadal som niečo, čo by korelovalo so silou magnetických polí hviezd," uviedol Bastien. "Našiel som to, ale našiel som zaujímavú koreláciu medzi určitými blikajúcimi vzormi a hviezdnou gravitáciou."
Bastien potom oznámila svoj objav Stassunovi. Rovnako zvedavé bolo, že sa pár rozhodol vyskúšať novú metódu na archivovaných Keplerových svetelných krivkách niekoľkých stoviek slnečných hviezd. Podľa tlačovej správy, keď mapovali priemerný jas akejkoľvek konkrétnej hviezdy oproti jej intenzite blikania, všimli si vzor. „Ako hviezdy starnú, ich celková variácia sa postupne znižuje na minimum. Toto je ľahko pochopiteľné, pretože rýchlosť, akou sa hviezda točí v priebehu času, postupne klesá. Keď sa hviezdy blížia k tomuto minimu, ich blikanie začína rásť v zložitosti - charakteristike, ktorú astronómovia označili ako „praskanie“. Akonáhle dosiahnu tento bod, ktorý nazývajú blikajúce dno, zdá sa, že hviezdy udržiavajú túto nízku úroveň variability po zvyšok svojho života, hoci sa zdá, že rastie znova, keď sa hviezdy blížia ku koncu svojho života ako červené obrie hviezdy. . "
"Je to nový zaujímavý spôsob, ako sa pozerať na hviezdny vývoj a spôsob, ako dať budúci vývoj nášho Slnka do väčšej perspektívy," uviedol Stassun.
Aká je teda budúcnosť nášho Slnka podľa blikania? Keď vedci odobrali vzorku slnečnej krivky, zistili, že „sa vznáša tesne nad blikajúcou podlahou“. Toto meranie ich vedie k hypotéze, že Sol sa zmení na „stav minimálnej variability a v tomto procese stratí svoje miesta“. Mohlo by to byť dôvod, prečo nevidíme toľko aktivity, ako sa očakávalo počas súčasného maximálneho slnečného času, alebo je to len nová teória, v ktorej je príliš skoro na to, aby sme urobili nejaké predpoklady? Zavoláme vám blikanie a zdvihne vás dve miesta ...
Pôvodný zdroj článku: Vanderbilt News Release.
