Простой, но элегантный метод измерения поверхностной гравитации звезды был только что обнаружен. Разработанная группой астрономов и возглавляемая профессором физики и астрономии Вандербильтом Кейваном Стассаном, эта новая методика измеряет «мерцание» звезды.
С неопределенностью в диапазоне от 50 до 200 процентов астрономы стремились воспользоваться новым способом измерения поверхностной гравитации звезды, который выровняет игровое поле. Благодаря получению улучшенных показателей для самых разных звезд на разных расстояниях этот новый метод может сократить число неопределенностей пополам.
«Как только вы узнаете поверхностную гравитацию звезды, вам потребуется только одно другое измерение - ее температура, которую довольно легко получить, чтобы определить ее массу, размер и другие важные физические свойства», - сказал Стассун.
«Точное измерение поверхностной гравитации звезд всегда было трудным делом», - добавил Джибор Басри, профессор астрономии в Калифорнийском университете в Беркли, который внес свой вклад в исследование. «Поэтому очень приятно удивиться, обнаружив, что легкое мерцание света звезды обеспечивает относительно простой способ сделать это».
Как мы в настоящее время измеряем поверхностную гравитацию звезд? До сих пор астрономы полагались на три метода: фотометрический, спектроскопический и астеросейсмический. Этот новый способ измерения, известный как «метод мерцания», намного проще, чем предыдущие, и на самом деле более точен, чем два из них. Давайте посмотрим на все три в настоящее время принятых методов ...
Для фотометрии каждый смотрит на то, как ярко звезда сияет в различных цветах. Подобно графику, эти модели показывают химический состав, температуру и поверхностную гравитацию. Фотометрические данные легко использовать на слабых звездах, их легко наблюдать, но они не очень точны. Он колеблется с неопределенностью от 90 до 150 процентов. Подобно фотометрическим наблюдениям, метод спектроскопии позволяет взглянуть на цвет, но гораздо ближе к элементным выбросам звездной атмосферы. Хотя коэффициент неопределенности ниже - от 25 до 50 процентов, он ограничен более яркими звездами. Как и штрих-код, он измеряет поверхностную гравитацию по ширине спектральных линий: высокая гравитация разбросана, а низкая гравитация узкая. В астеросейсмологии точность снижается до нескольких процентов, но измерения трудно получить, и они ограничены яркими соседними звездами. В этом методе измеряется звук, проходящий через внутренность звезды, и точно определяются конкретные частоты, связанные с гравитацией поверхности. Гигантские звезды, естественно, пульсируют с низкой высотой, в то время как маленькие звезды отражаются с более высокой. Представьте себе гонг большого колокола, в отличие от звона маленького.
Итак, что такое мерцание? В методе мерцания измеряются различия в яркости звезды - в частности, изменения, которые происходят в течение восьми или менее часов. Эти изменения, по-видимому, связаны с грануляцией поверхности, взаимосвязью «ячеек», покрывающих поверхность звезды. Эти регионы образованы газовыми колоннами, поднимающимися снизу. Для звезд с высокой поверхностной гравитацией грануляция кажется более мелкой, и они мерцают быстрее, в то время как звезды с низкой поверхностной гравитацией показывают грубую грануляцию и мерцают медленно. Запись мерцания - это простой процесс, который включает в себя всего пять строк компьютерного кода для создания базового измерения. Благодаря своей простоте и простоте, он снижает не только затраты на получение данных, но и устраняет значительные усилия, необходимые для измерения поверхностной гравитации большого числа звезд.
«Спектроскопические методы похожи на хирургию. Анализ дотошный, сложный и очень детальный », - сказал Стассун. «Мерцание больше похоже на ультразвук. Вы просто запускаете зонд по поверхности и видите то, что вам нужно увидеть. Но его диагностическая сила - по крайней мере, для измерения силы тяжести - так же хороша, если не лучше ».
Является ли метод мерцания точным? Помещая измерения рядом с астеросейсмологией, исследователи определили, что коэффициент неопределенности составляет менее 25 процентов - лучше, чем как в спектроскопических, так и в фотометрических результатах. Его единственная плохая особенность в том, что он требует точных данных, взятых за длительные периоды времени. Тем не менее, специальный инструмент, Kepler, уже предоставил огромное количество информации, которая может быть переработана. Благодаря десяткам тысяч наблюдений звезд, наблюдаемых за экзопланетами, данные Кеплера легко доступны для будущих исследований фликеров.
«Исключительная точность данных Кеплера позволяет нам отслеживать взбалтывание и волны на поверхностях звезд», - сказал член команды Джошуа Пеппер, доцент кафедры физики в Университете Лихай. «Такое поведение вызывает незначительные изменения яркости звезды на временной шкале в несколько часов и очень подробно говорит нам, как далеко эти звезды находятся в их эволюционном времени жизни».
Как именно было обнаружено мерцание? Аспирант Фабьен Бастьен был первым, кто заметил что-то немного другое, используя специальное программное обеспечение для визуализации для изучения данных Kepler. Это программное обеспечение, разработанное астрономами Вандербильта, изначально предназначалось для исследования больших многомерных наборов астрономических данных. (Инструмент визуализации данных, который включил это обнаружение, называется Filtergraph, является бесплатным для общественности.)
«Я строил различные параметры в поисках чего-то, что соответствовало бы силе магнитных полей звезд», - сказал Бастьен. «Я не нашел его, но нашел интересную корреляцию между определенными моделями мерцания и звездной гравитацией».
Затем Бастьен сообщил о своем открытии Стассуну. Не менее любопытно, что пара решила опробовать новый метод на архивных кривых блеска Кеплера из нескольких сотен похожих на солнце звезд. Согласно пресс-релизу, когда они наметили среднюю яркость какой-либо конкретной звезды по интенсивности ее мерцания, они заметили закономерность. «По мере старения звезд их общая вариация постепенно падает до минимума. Это легко понять, потому что скорость вращения звезды постепенно уменьшается с течением времени. Когда звезды приближаются к этому минимуму, их мерцание начинает возрастать по сложности - характеристика, которую астрономы обозначили как «потрескивание». Как только они достигают этой точки, которую они называют мерцающим полом, звезды, кажется, поддерживают этот низкий уровень изменчивости до конца своей жизни, хотя, похоже, он снова растет, поскольку звезды приближаются к концу своей жизни как красные гигантские звезды. «.
«Это новый интересный взгляд на звездную эволюцию и способ представить будущую эволюцию нашего Солнца в более широкой перспективе», - сказал Стассун.
Так каково будущее нашего Солнца по мерцанию? Когда исследователи взяли образец кривой блеска Солнца, они обнаружили, что он «завис над чуть ли не мерцающим полом». Это измерение приводит их к гипотезе о том, что Sol преобразуется в «состояние минимальной изменчивости и в процессе теряет свои пятна». Может ли это быть причиной того, что мы не видим столько активности, сколько ожидается в течение текущего солнечного максимального времени, или это просто новая теория, в которой слишком рано делать какие-либо предположения? Мы назовем ваше мерцание и поднимет вам два места ...
Оригинальная история Источник: Vanderbilt News Release.
