Tikko tika atklāta vienkārša, taču eleganta zvaigznītes virsmas gravitācijas mērīšanas metode. Šī jaunā tehnika, ko izstrādājusi astronomu komanda un kuru vada Vanderbilta fizikas un astronomijas profesors Keivans Stassuns, mēra zvaigznes “mirgošanu”.
Ar nenoteiktību, kas svārstās no 50 procentiem līdz 200 procentiem, astronomi labprāt izmantoja jaunu paņēmienu, kā izmērīt zvaigznes virsmas smagumu, kas izlīdzinās spēles laukumu. Iegūstot uzlabotus skaitļus visdažādākajām zvaigznēm dažādos attālumos, šī jaunā metode varētu samazināt nenoteiktības skaitli uz pusēm.
"Kad esat zinājis zvaigznes virsmas gravitāciju, lai noteiktu masu, lielumu un citas svarīgas fizikālās īpašības, ir nepieciešams tikai viens cits mērījums - tās temperatūra, kuru ir diezgan viegli iegūt," sacīja Stassuns.
“Zvaigžņu virsmas gravitācijas labi mērīšana vienmēr ir bijis grūts bizness,” piebilda Beriblijas Kalifornijas universitātes astronomijas profesors Gibors Basri, kurš piedalījās pētījumā. "Tāpēc ir ļoti patīkams pārsteigums, ja redzam, ka smalks zvaigznes gaismas mirgošana ir samērā vienkāršs veids, kā to izdarīt."
Tikai kā mēs šobrīd mēra zvaigžņu virsmas smagumu? Līdz šim astronomi paļāvās uz trim metodēm: fotometrisko, spektroskopisko un asteroseismisko. Šis jaunais mērīšanas veids, kas pazīstams kā “mirgošanas metode”, ir daudz vienkāršāks nekā iepriekšējie, un patiesībā ir precīzāks nekā divi no tiem. Apskatīsim visas trīs pašlaik pieņemtās metodes ...
Fotometrijas gadījumā tiek apskatīts, cik spilgti zvaigzne mirdz dažādās krāsās. Šie diagrammas, tāpat kā grafiks, atklāj ķīmisko sastāvu, temperatūru un virsmas smagumu. Fotometriskos datus, kurus var izmantot vājās zvaigznēs, ir viegli novērot, taču tie nav ļoti precīzi. Tas svārstās ar nenoteiktību no 90 līdz 150 procentiem. Līdzīgi kā fotometriski novērojumi, spektroskopiskajā tehnikā tiek apskatīta krāsa, bet daudz tuvāk apskatīta zvaigžņu atmosfēras elementārā emisija. Kaut arī tam ir zemāks nenoteiktības līmenis no 25 līdz 50 procentiem, tas attiecas tikai uz spožākām zvaigznēm. Līdzīgi kā svītru kods, tas mēra virsmas gravitāciju pēc tā, cik platas ir spektrālās līnijas: augsts gravitācijas izkliedē, bet zemāks ir šaurs. Astroseismoloģijā precizitāte palielinās tikai līdz dažiem procentiem, bet mērījumus ir grūti iegūt, un tie aprobežojas ar spilgtām, tuvumā esošām zvaigznēm. Šajā tehnikā mēra skaņu, kas pārvietojas pa zvaigžņu interjeru, un precīzi norāda ar virsmas smagumu saistītās frekvences. Milzu zvaigznes dabiski pulsē zemā solī, bet mazās zvaigznes reverberējas pie augstākas. Iedomājieties liela zvana gongu, nevis maza zvana signālu.
Tātad, kas mirgo? Izmantojot mirgošanas metodi, mēra zvaigznes spilgtuma atšķirības - it īpaši variācijas, kas rodas astoņās vai mazākās stundās. Šīs variācijas, šķiet, ir saistītas ar virsmas granulēšanu, “šūnu” savstarpējo savienojumu, kas pārklāj zvaigžņu virsmu. Šos reģionus veido gāzu kolonnas, kas paceļas no apakšas. Zvaigznēm, kurām ir augsts virsmas gravitācijas spēks, granulēšana šķiet smalkāka un tās mirgo ātrāk, savukārt zvaigznēm ar mazu virsmas gravitācijas pakāpi rupja granulācija un lēnām mirgo. Reģistrēšanas mirgošana ir vienkāršs process, kurā pamata mērījuma izveidošanai ir vajadzīgas tikai piecas datora koda līnijas. Pateicoties tā vienkāršībai un vienkāršībai, tas samazina ne tikai datu iegūšanas izdevumus, bet arī novērš lielu piepūli, kas nepieciešama liela skaita zvaigžņu virsmas gravitācijas mērīšanai.
“Spektroskopiskās metodes ir kā operācija. Analīze ir rūpīga, iesaistīta un ļoti smalka, ”sacīja Stassuns. “Mirgošana vairāk atgādina ultraskaņu. Jūs vienkārši vadāt zondi ap virsmu un redzat to, kas jums jāredz. Bet tā diagnostiskā jauda - vismaz gravitācijas mērīšanai - ir tikpat laba, ja ne pat labāka. ”
Vai mirgošanas metode ir precīza? Ievietojot mērījumus blakus asteroseismoloģijai, pētnieki ir noteikuši, ka tā nenoteiktības koeficients ir mazāks par 25 procentiem - labāks nekā spektroskopiskie un fotometriskie rezultāti. Tā vienīgā sliktā īpašība ir tā, ka tai nepieciešami precīzi dati, kas ņemti ilgā laika posmā. Tomēr īpašs instruments Keplers jau ir sniedzis milzīgu informācijas daudzumu, ko var pārstrādāt. Pateicoties desmitiem tūkstošu zvaigžņu novērojumiem, kas novēroti eksoplanetu dēļ, Keplera dati ir viegli pieejami turpmākiem mirgošanas izmeklējumiem.
"Izsmalcināta Keplera datu precizitāte ļauj mums novērot sabrukšanu un viļņus uz zvaigžņu virsmas," sacīja komandas loceklis Džošua Peppers, Lehigh universitātes fizikas profesors. "Šī uzvedība izraisa smalkas zvaigznes spožuma izmaiņas dažu stundu laika skalā un ļoti detalizēti norāda, cik tālu šīs zvaigznes atrodas savas evolūcijas laikā."
Tikai kā tika atklāts mirgošana? Absolvente Fabienne Bastien bija pirmā, kas pamanīja kaut ko mazliet savādāku, vienlaikus izmantojot īpašu vizualizācijas programmatūru Keplera datu pārbaudei. Šī Vanderbilt astronomu izstrādātā programmatūra sākotnēji bija paredzēta lielu, daudzdimensionālu astronomijas datu kopu izpētei. (Datu vizualizācijas rīks, kas ļāva veikt šo atklājumu, ar nosaukumu Filtergraph, ir pieejams sabiedrībai.)
"Es uzzīmēju dažādus parametrus, meklējot kaut ko, kas korelē ar zvaigžņu magnētiskā lauka stiprumu," sacīja Bastjēns. "Es to neatradu, bet atradu interesantu korelāciju starp noteiktiem mirgošanas modeļiem un zvaigžņu smagumu."
Pēc tam Bastiens ziņoja Stassunam par savu atklājumu. Tikpat ziņkārīgs, pāris pēc tam nolēma izmēģināt jauno metodi arhivētās Keplera gaismas līknēs ar vairākiem simtiem saules līdzīgu zvaigžņu. Saskaņā ar ziņu izlaidumu, kad viņi kartēja katras konkrētās zvaigznes vidējo spilgtumu, salīdzinot ar tās mirgošanas intensitāti, viņi pamanīja modeli. “Zvaigznes novecojot, to kopējā variācija pakāpeniski samazinās līdz minimumam. Tas ir viegli saprotams, jo zvaigznes griešanās ātrums laika gaitā pakāpeniski samazinās. Kad zvaigznes tuvojas šim minimumam, to mirgošana sāk kļūt sarežģītāka - raksturīga pazīme, ko astronomi apzīmējuši ar “sprakšķēt”. Tiklīdz tās sasniedz šo punktu, ko viņi sauc par mirgošanas grīdu, šķiet, ka zvaigznes saglabā šo zemo mainīguma līmeni visu atlikušo mūžu, kaut arī šķiet, ka tas atkal pieaug, zvaigznēm tuvojoties dzīves beigām kā sarkanām milzu zvaigznēm . ”
"Šis ir jauns, interesants veids, kā aplūkot zvaigžņu evolūciju, un veids, kā mūsu Saules nākotnes evolūciju aplūkot plašākā perspektīvā," sacīja Stassuns.
Tātad, kāda ir mūsu saules nākotne pēc mirgošanas? Kad pētnieki izvēlējās Saules gaismas līkni, viņi atrada to “lidināmies tieši virs mirgošanas grīdas”. Šis mērījums liek viņiem izvirzīt hipotēzi, ka Sols pārveidosies par “minimālās mainīguma stāvokli un šajā procesā zaudēs plankumus”. Vai tas varētu būt iemesls, kāpēc pašreizējā saules maksimālā laika laikā mēs neredzam tik daudz aktivitāšu, kā gaidīts, vai arī šī ir tikai jauna teorija, kurā vēl ir pāragri izdarīt pieņēmumus? Mēs piezvanīsim uz jūsu mirgošanu un izvirzīsim jums divus punktus ...
Oriģinālais stāsta avots: Vanderbilt News Release.
