Tocmai a fost descoperită o metodă simplă, dar elegantă de măsurare a gravitației de suprafață a unei stele. Dezvoltată de o echipă de astronomi și condusă de profesorul de fizică și astronomie Vanderbilt, Keivan Stassun, această nouă tehnică măsoară „pâlpâirea” unei stele.
Cu o incertitudine cuprinsă între 50% și 200%, astronomii au fost dornici să profite de un nou mod de a măsura gravitația suprafeței unei stele care va nivela terenul de joc. Obținând cifre îmbunătățite pentru o mare varietate de stele la distanțe variate, această nouă metodă ar putea fi în măsură să reducă jumătatea incertitudinii.
„Odată ce cunoașteți gravitația de suprafață a unei stele, atunci aveți nevoie de o altă măsurătoare, temperatura ei, care este destul de ușor de obținut, pentru a determina masa, dimensiunea și alte proprietăți fizice importante”, a spus Stassun.
„Măsurarea bine a gravitațiilor de suprafață stelare a fost întotdeauna o afacere dificilă”, a adăugat Gibor Basri, profesor de astronomie la Universitatea din California, Berkeley, care a contribuit la studiu. „Așadar, este o surpriză foarte plăcută să constatăm că pâlpâirea subtilă a luminii unei stele oferă un mod relativ ușor de a o face.”
Cum ne descurcăm în prezent cu măsurarea gravitației stelare a suprafeței? Până acum, astronomii s-au bazat pe trei metode: fotometrică, spectroscopică și asteroză. Acest nou mod de măsurare, cunoscut sub numele de „metoda pâlpâitoare”, este mult mai simplist decât modurile anterioare și este de fapt mai precis decât două dintre ele. Să aruncăm o privire la toate cele trei metode acceptate în prezent ...
Pentru fotometrie, ne uităm la cât de strălucitor strălucește o stea în diverse culori. La fel ca un grafic, aceste tipare dezvăluie compoziția chimică, temperatura și gravitatea suprafeței. Poate fi folosită pe stele slabe, datele fotometrice sunt ușor de observat, dar nu sunt foarte precise. Acesta variază cu o incertitudine de 90 până la 150 la sută. Asemănător observațiilor fotometrice, tehnica spectroscopică are o privire asupra culorii, dar o privire mult mai atentă asupra emisiilor elementare ale atmosferei stelare. Deși are o rată mai mică de incertitudine de 25 până la 50 la sută, este limitată la stele mai strălucitoare. La fel ca un cod de bare, măsoară gravitația de suprafață prin cât de largi apar liniile spectrale: gravitația ridicată este distribuită, în timp ce gravitația mai mică este îngustă. În asteroseismologie, precizia se accentuează la doar câteva procente, dar măsurătorile sunt greu de obținut și sunt limitate la stele strălucitoare, din apropiere. În această tehnică, se măsoară sunetul care călătorește prin interiorul stelar și sunt identificate frecvențele specifice asociate cu gravitația de suprafață. Stelele gigant pulsează în mod natural la un pas scăzut, în timp ce stelele mici reverberează la una superioară. Imaginează-ți gong-ul unui clopot mare, spre deosebire de jingle-ul unui mic.
Deci, ce este pâlpâirea? În metoda pâlpâirii, se măsoară diferențele de luminozitate ale stelei - în special variațiile care apar în opt sau mai puțin de ore. Aceste variații par a fi legate de granularea suprafeței, interconectarea „celulelor” acoperind suprafața stelară. Aceste regiuni sunt formate din coloane de gaz care se ridică de jos. Pentru stelele care au o gravitație de suprafață ridicată, granulația pare să fie mai fină și pâlpâie mai rapid, în timp ce stelele cu o greutate mică a suprafeței prezintă granulație grosieră și clipesc lent. Înregistrarea flicker este un proces simplu, care implică doar cinci linii de cod computer pentru a crea o măsurare de bază. Datorită ușurinței și simplității sale, reduce nu numai cheltuielile de obținere a datelor, ci și elimină o mare parte din efortul necesar pentru măsurarea gravitației de suprafață a unui număr mare de stele.
„Metodele spectroscopice sunt ca o intervenție chirurgicală. Analiza este meticuloasă și implicată și foarte fină ”, a spus Stassun. „Flicker seamănă mai mult cu ultrasunetele. Doar rulați sonda în jurul suprafeței și vedeți ce trebuie să vedeți. Dar puterea sa de diagnostic - cel puțin în scopul măsurării gravitației - este la fel de bună dacă nu chiar mai bună. ”
Metoda de pâlpâire este exactă? Prin plasarea măsurătorilor alături de asteroseismologie, cercetătorii au stabilit că are un factor de incertitudine mai mic de 25 la sută - mai bun decât rezultatele spectroscopice și fotometrice. Singura sa caracteristică proastă este că necesită date exacte preluate pe perioade îndelungate. Cu toate acestea, un instrument de specialitate, Kepler, a furnizat deja o cantitate vastă de informații care pot fi reciclate. Datorită zecilor de mii de observații ale stelelor monitorizate pentru exoplanete, datele Kepler sunt ușor disponibile pentru viitoarele examene de licărire.
"Precizia rafinată a datelor de la Kepler ne permite să monitorizăm agitarea și undele de pe suprafețele stelelor", a spus Joshua Pepper, profesor asistent de fizică la Universitatea Lehigh. „Acest comportament determină schimbări subtile ale luminozității unei stele pe scara de timp de câteva ore și ne spune în detaliu cât de departe sunt aceste stele în viața lor evolutivă.”
Cum a fost descoperit pâlpâirea? Studentul absolvent Fabienne Bastien a fost primul care a observat ceva un pic diferit în timp ce a folosit software special de vizualizare pentru a examina datele Kepler. Acest software, dezvoltat de astronomii Vanderbilt, a fost inițial destinat cercetării unor seturi de date mari, multidimensionale de astronomie. (Instrumentul de vizualizare a datelor care a permis această descoperire, numit Filtergraph, este gratuit pentru public.)
„Am trasat diverși parametri în căutarea a ceva care să fie corelat cu puterea câmpurilor magnetice ale stelelor”, a spus Bastien. „Nu l-am găsit, dar am găsit o corelație interesantă între anumite modele de licărire și gravitatea stelară.”
Bastien a raportat apoi descoperirea ei la Stassun. La fel de curioasă, perechea a decis apoi să încerce noua metodă pe curbele luminoase Kepler arhivate de câteva sute de stele asemănătoare soarelui. Potrivit comunicatului, când au trasat luminozitatea medie a unei stele în raport cu intensitatea ei strălucitoare, au observat un model. „Pe măsură ce stelele îmbătrânesc, variația lor generală scade treptat la minimum. Acest lucru este ușor de înțeles, deoarece viteza cu care se învârte o stea scade treptat în timp. Pe măsură ce stelele se apropie de acest minim, pâlpâirea lor începe să crească în complexitate - o caracteristică pe care astronomii au etichetat-o „crackle”. Odată ce ating acest punct, pe care îl numesc podeaua pâlpâitoare, stelele par să mențină acest nivel scăzut de variabilitate pentru restul vieții, deși pare să crească din nou pe măsură ce stelele se apropie de capetele vieții lor ca stele uriașe roșii. .“
„Acesta este un mod nou și interesant de a privi evoluția stelară și o modalitate de a pune evoluția viitoare a Soarelui nostru într-o perspectivă mai mare”, a spus Stassun.
Care este viitorul Soarelui nostru în funcție de pâlpâire? Când cercetătorii au probat curba de lumină a Soarelui, au descoperit că „trecea chiar deasupra podelei pâlpâitoare”. Această măsurare îi conduce să ipoteze că Sol se va transforma într-o „stare de variabilitate minimă și, în proces, își va pierde petele.” Ar putea fi motivul pentru care nu vedem atâta activitate cât era de așteptat în timpul maxim solar actual, sau este doar o nouă teorie în care este prea devreme pentru a face presupuneri? Vă vom suna pâlpâirea și vă vom ridica două locuri ...
Sursa povești originale: Comunicat de presă al Vanderbilt.
