Ką tik buvo atrastas paprastas, tačiau elegantiškas žvaigždės paviršiaus gravitacijos matavimo metodas. Ši nauja technika, sukurta astronomų komandos ir vadovaujama Vanderbilto fizikos ir astronomijos profesoriaus Keivano Stassuno, matuoja žvaigždės „mirgėjimą“.
Su neapibrėžtumu nuo 50 iki 200 procentų astronomai norėjo pasinaudoti nauju žvaigždės paviršiaus gravitacijos matavimo būdu, kuris išlygins žaidimo sąlygas. Gavus patobulintus įvairių žvaigždžių skaičius įvairiais atstumais, šis naujas metodas gali padėti neapibrėžties skaičių sumažinti per pusę.
„Kai žinote žvaigždės paviršiaus gravitaciją, jums reikia tik dar vieno matavimo - jos temperatūros, kurią pasiekti gana lengva, kad būtų galima nustatyti jos masę, dydį ir kitas svarbias fizines savybes“, - sakė Stassun.
„Gerai išmatuoti žvaigždžių paviršiaus gravitacijas visada buvo sudėtingas verslas“, - pridūrė Gibor Basri, Berkeley universiteto Kalifornijos universiteto astronomijos profesorius, prisidėjęs prie šio tyrimo. „Taigi labai malonus siurprizas pastebėjus, kad subtilus žvaigždės šviesos mirgėjimas yra gana lengvas būdas tai padaryti“.
Tik kaip šiuo metu galime matuoti žvaigždžių paviršiaus gravitaciją? Iki šiol astronomai rėmėsi trimis metodais: fotometriniu, spektroskopiniu ir asteroseizmo metodais. Šis naujas matavimo būdas, žinomas kaip „mirgėjimo metodas“, yra daug paprastesnis nei ankstesni būdai ir yra tikslesnis nei du iš jų. Pažvelkime į visus tris šiuo metu priimtus metodus ...
Fotometrijos metu žiūrima, kaip ryškiai žvaigždė šviečia įvairiomis spalvomis. Kaip ir diagrama, šie modeliai parodo cheminę sudėtį, temperatūrą ir paviršiaus sunkumą. Fotometrinius duomenis, kuriuos galima naudoti ant silpnų žvaigždžių, lengva stebėti, tačiau jie nėra labai tikslūs. Jis svyruoja nuo 90 iki 150 procentų neapibrėžtimi. Panašiai kaip fotometriniuose stebėjimuose, spektroskopijos metodu žvelgiama į spalvą, tačiau daug atidžiau pažvelgiama į elementariąsias žvaigždžių atmosferos emisijas. Nors jo neapibrėžtumas yra mažesnis nuo 25 iki 50 procentų, jis apsiriboja ryškesnėmis žvaigždėmis. Kaip ir brūkšninis kodas, jis matuoja paviršiaus gravitaciją pagal tai, kaip plačios yra spektrinės linijos: didelis gravitacija yra paskirstoma atskirai, o mažesnė gravitacija yra siaura. Astroseismologijoje tikslumas padidėja iki kelių procentų, tačiau matavimus sunku gauti ir jie apsiriboja ryškiomis, netoliese esančiomis žvaigždėmis. Taikant šį metodą, matuojamas per žvaigždžių vidų sklindantis garsas ir tiksliai nustatomi su paviršiaus gravitacija susiję dažniai. Milžiniškos žvaigždės natūraliai pulsuoja esant mažam žingsniui, o mažos žvaigždės reverberiauja aukščiau. Įsivaizduokite didelio varpo gongą, o ne mažo skambėjimą.
Taigi, kas mirga? Taikant brūkštelėjimo metodą, matuojami žvaigždės ryškumo skirtumai - ypač variacijos, atsirandančios per aštuonias ar mažiau valandų. Atrodo, kad šie variantai yra susiję su paviršiaus granuliavimu, „ląstelių“, dengiančių žvaigždžių paviršių, sujungimu. Šiuos regionus sudaro dujų kolonos, kylančios iš apačios. Žvaigždėms, kurių paviršiaus gravitacija yra aukšta, granuliacija atrodo smulkesnė ir jos greičiau mirksi, o žvaigždės, kurių paviršiaus paviršiaus gravitacija yra nedidelė, rodo, kad šiurkščiai granuliuojama ir lėtai mirksi. Įrašymo mirgėjimas yra paprastas procesas, kuris apima tik penkias kompiuterio kodo eilutes, kad būtų sukurtas pagrindinis matavimas. Dėl savo lengvumo ir paprastumo jis sumažina ne tik duomenų gavimo išlaidas, bet ir pašalina daug pastangų, reikalingų išmatuoti daugybės žvaigždžių paviršiaus gravitaciją.
„Spektroskopiniai metodai yra tarsi operacija. Analizė yra kruopšti, įtraukianti ir labai kruopšti “, - sakė Stassunas. „Mirksėjimas yra panašesnis į ultragarsą. Jūs tiesiog paleidžiate zondą aplink paviršių ir matote, ką turite pamatyti. Bet jo diagnostinė galia - bent jau sunkio matavimui - yra tokia pat gera, jei ne geresnė. “
Ar mirgėjimo metodas tikslus? Pateikdami matavimus greta asteroseismologijos, tyrėjai nustatė, kad jo neapibrėžties koeficientas yra mažesnis nei 25 procentai - geresnis nei spektroskopiniai ir fotometriniai rezultatai. Vienintelė bloga jo savybė yra ta, kad reikia daug duomenų, surinktų per ilgą laiko tarpą. Tačiau specialus instrumentas „Kepler“ jau pateikė didžiulį kiekį informacijos, kurią galima perdirbti. Dėl dešimčių tūkstančių žvaigždžių stebėjimų, susijusių su egzoplanetomis, Kepler duomenys yra lengvai prieinami būsimiems mirgėjimo tyrimams.
„Išskirtinis Keplerio duomenų tikslumas leidžia mums stebėti žvaigždžių paviršių pūtimą ir bangas“, - sakė komandos narys Joshua Pepperis, Lehigh universiteto fizikos profesorius. „Šis elgesys sukelia subtilų žvaigždės ryškumo pasikeitimą per kelių valandų skalę ir labai išsamiai paaiškina, kaip toli šios žvaigždės yra evoliucijos metu.“
Tik kaip buvo rastas mirgėjimas? Magistrantė Fabienne Bastien buvo pirmoji, kuri, norėdama ištirti Kepler duomenis, pastebėjo šiek tiek kitokį vaizdą. Ši programinė įranga, kurią sukūrė „Vanderbilt“ astronomai, iš pradžių buvo skirta ištirti didelius, daugialypius astronomijos duomenų rinkinius. (Duomenų vizualizacijos įrankis, įgalinęs šį atradimą, vadinamas „Filtergraph“, yra nemokamas visuomenei.)
„Aš braižiau įvairius parametrus, ieškodamas to, kas atitiktų žvaigždžių magnetinių laukų stiprumą“, - sakė Bastienas. „Neradau, bet radau įdomią koreliaciją tarp tam tikrų mirgėjimo raštų ir žvaigždžių sunkio.“
Tada Bastienas pranešė apie savo atradimą Stassunui. Lygiai taip pat smalsu, pora tada nusprendė išbandyti naująjį metodą archyvuotose Keplerio kelių šimtų į saulę panašių žvaigždžių šviesos kreivėse. Kaip rašoma naujienų pranešime, apžvelgdami vidutinį kiekvienos žvaigždės ryškumą ir jos mirgėjimo intensyvumą, jie pastebėjo modelį. „Žvaigždėms senstant, bendras jų kitimas pamažu mažėja. Tai lengvai suprantama, nes žvaigždės sukimosi greitis laikui bėgant pamažu mažėja. Žvaigždėms artėjant prie šio minimumo, jų mirgėjimas tampa vis sudėtingesnis - tai savybė, kurią astronomai pažymėjo kaip „traškėjimą“. Kai pasiekia šį tašką, kurį jie vadina mirgėjimo aukštu, atrodo, kad žvaigždės visą likusį gyvenimą išlaiko šį žemą kintamumo lygį, nors atrodo, kad žvaigždės vėl auga, kai žvaigždės artėja prie savo gyvenimo pabaigos kaip raudonos milžiniškos žvaigždės . “
„Tai yra naujas įdomus būdas pažvelgti į žvaigždžių evoliuciją ir būdas paversti mūsų būsimą Saulės evoliuciją į platesnę perspektyvą“, - sakė Stassun.
Taigi kokia mirksėjimo yra mūsų Saulės ateitis? Kai tyrėjai atrinko saulės šviesos kreivę, jie nustatė, kad ji „kabo tiesiai virš mirgėjimo grindų“. Šis matavimas verčia juos kelti hipotezę, kad Solis virsta „minimalaus kintamumo būsena ir proceso metu praras savo vietas“. Ar tai gali būti priežastis, kodėl per dabartinį maksimalų saulės laiką nematome tiek daug aktyvumo, kiek tikėtasi, ar tai yra tik nauja teorija, kai dar per anksti daryti prielaidas? Paskambinsime jūsų mirgėjimui ir iškelsime jums dvi vietas ...
Originalus istorijos šaltinis: „Vanderbilt“ naujienų leidinys.
