Jednostavna, a opet elegantna metoda mjerenja površinske težine zvijezde tek je otkrivena. Ova nova tehnika, koju je razvio tim astronoma i na čelu s profesorom fizike i astronomije Vanderbilt, Keivanom Stassunom, mjeri "treperenje" zvijezde.
Sa nesigurnošću koja se kreće od 50 do 200 posto, astronomi su željeli iskoristiti novi način mjerenja površinske gravitacije zvijezde koji će izravnati igralište. Dobivanjem poboljšanih brojki za najrazličitije zvijezde na različitim udaljenostima, ova bi nova metoda mogla smanjiti broj nesigurnosti na pola.
"Jednom kada spoznate površinsku gravitaciju zvijezde, tada vam je potrebno samo još jedno mjerenje, njezinu temperaturu, koju je prilično lako dobiti, da biste odredili njegovu masu, veličinu i druga važna fizička svojstva", rekao je Stassun.
"Mjerenje zvjezdanog gravitacijskog djelovanja zvijezda uvijek je bilo težak posao", dodao je Gibor Basri, profesor astronomije na Kalifornijskom sveučilištu Berkeley koji je pridonio ovom istraživanju. "Stoga je vrlo ugodno iznenađenje kad otkrijete da suptilno treperenje zvijezde svjetlosti pruža relativno jednostavan način da to učinite."
Kako trenutno provodimo mjerenje površinske gravitacije zvijezde? Do sada su se astronomi oslanjali na tri metode: fotometrijsku, spektroskopsku i asteroseizmičku. Ovaj novi način mjerenja, poznat kao "metoda treperenja", mnogo je pojednostavljeniji od prethodnih načina i zapravo je precizniji od dva načina. Pogledajmo sve tri trenutno prihvaćene metode ...
U fotometriji se gleda kako sjajno zvijezda svijetli u raznim bojama. Poput grafikona, i ovi obrasci otkrivaju kemijski sastav, temperaturu i površinsku gravitaciju. Fototomatski se podaci mogu upotrijebiti na svijetlim zvijezdama, ali nisu vrlo točni. Raspon je s neizvjesnošću od 90 do 150 posto. Slično fotometrijskim opažanjima, spektroskopska tehnika proučava boju, ali mnogo bliže gleda elementarne emisije zvjezdane atmosfere. Iako ima nižu stopu neizvjesnosti od 25 do 50 posto, ona je ograničena na svjetlije zvijezde. Poput crtičnog koda, on mjeri površinsku gravitaciju po tome koliko su široke spektralne linije prikazane: velika gravitacija je raširena, dok je niža gravitacija uska. U asteroseizmologiji točnost se izoštrava na samo nekoliko posto, ali mjerenja je teško dobiti i ograničena su na svijetle, obližnje zvijezde. U ovoj se tehnici mjeri zvuk koji putuje kroz zvjezdanu unutrašnjost i određuju se određene frekvencije povezane s površinskom gravitacijom. Divovske zvijezde prirodno pulsiraju pri niskom nagibu, dok male zvijezde odjekuju na višem. Zamislite gong velikog zvona za razliku od zveckanja malog.
Dakle, što je treperenje? U metodi treperenja mjere se razlike u svjetlini zvijezde - posebno varijacije koje se javljaju u osam ili manje sati. Čini se da su ove varijacije vezane za površinsku granulaciju, međusobno povezivanje "stanica" koje pokrivaju zvjezdanu površinu. Ove regije formirane su stupcima plina koji se dižu odozdo. Za zvijezde koje imaju visoku površinsku gravitaciju, čini se da granulacija postaje sitnija i trepere brže, dok zvijezde s niskom površinskom gravitacijom pokazuju grubu granulaciju i treperi sporo. Snimanje treperenja je jednostavan postupak, onaj koji uključuje samo pet redaka računalnog koda za stvaranje osnovnog mjerenja. Zahvaljujući svojoj lakoći i jednostavnosti, on smanjuje ne samo trošak dobivanja podataka, već eliminira i veliki napor koji je potreban za mjerenje površinske gravitacije velikog broja zvijezda.
„Spektroskopske metode su poput operacije. Analiza je detaljna i uključena i vrlo sitna, "rekao je Stassun. "Treperenje je više poput ultrazvuka. Samo pokrenete sondu po površini i vidjet ćete što trebate vidjeti. Ali njegova dijagnostička snaga - barem u svrhu mjerenja gravitacije - je dobra ako ne i bolja. "
Je li metoda treperenja točna? Postavljajući mjerenja usporedo s asteroseizmologijom, istraživači su utvrdili da ima faktor nesigurnosti manji od 25 posto - bolji od spektroskopskih i fotometrijskih rezultata. Jedina mu je loša značajka to što zahtijeva zahtjevne podatke preuzete u dužim vremenskim razdobljima. Međutim, posebni instrument, Kepler, već je pružio ogromnu količinu informacija koje se mogu reciklirati. Zahvaljujući desecima tisuća promatranja zvijezda koje su praćene zbog egzoplaneta, Keplerovi podaci lako su dostupni budućim flicker ispitivanjima.
"Izvrsna preciznost podataka iz Keplera omogućava nam praćenje zamaranja i valova na površinama zvijezda", rekao je član tima Joshua Pepper, docent fizike na Sveučilištu Lehigh. "Ovo ponašanje uzrokuje suptilne promjene u sjaju zvijezde na vremenskoj skali od nekoliko sati i govori nam vrlo detaljno koliko su te zvijezde u njihovom evolucijskom životnom vijeku."
Kako je otkriveno treperenje? Diplomirani student Fabienne Bastien bio je prvi koji je primijetio nešto malo drugačije dok je koristio poseban softver za vizualizaciju za ispitivanje Kepler-ovih podataka. Ovaj softver, razvijen od strane Vanderbilt astronoma, prvobitno je bio namijenjen istraživanju velikih, višedimenzionalnih skupova podataka o astronomiji. (Alat za vizualizaciju podataka koji je omogućio ovo otkriće, pod nazivom Filtergraph, besplatan je za javnost.)
"Crtao sam razne parametre tražeći nešto što bi bilo povezano sa jačinom magnetskog polja zvijezda", rekao je Bastien. "Nisam ga pronašao, ali našao sam zanimljivu povezanost između određenih treperenja i zvjezdane gravitacije."
Bastien je tada prijavila svoje otkriće Stassunu. Jednako znatiželjan, par je tada odlučio isprobati novu metodu na arhiviranim Keplerovim svjetlosnim krivuljama nekoliko stotina zvijezda sunčanih zvijezda. Prema izdanju vijesti, kada su preslikali prosječnu svjetlinu svake pojedine zvijezde u odnosu na njen intenzitet treperenja, primijetili su uzorak. "Kako zvijezde stare, njihova ukupna varijacija postepeno se smanjuje na minimum. To je lako shvatiti, jer brzina kojom se zvijezda vrti postupno se smanjuje s vremenom. Kako se zvijezde približavaju ovom minimumu, njihovo treperenje počinje rasti u složenosti - što je karakteristika koju su astronomi označili kao "pucketanje". Jednom kada dosegnu točku, koju nazivaju treperavom podom, čini se da zvijezde održavaju ovu nisku razinu varijabilnosti do kraja života, iako se čini da ponovno rastu kako se zvijezde bliže kraju svog života kao zvijezde crvenog diva „.
"Ovo je zanimljiv novi način gledanja evolucije zvijezde i način da se buduća evolucija našeg Sunca stavi u sjajniju perspektivu", rekao je Stassun.
Pa kakva je budućnost našeg Sunca prema treperenju? Kada su istraživači uzorkovali Sunčevu svjetlosnu krivulju, otkrili su da "lebdi iznad treperećeg poda". Ovo mjerenje dovodi ih do hipoteze da će se Sol transformirati u "stanje minimalne varijabilnosti i tijekom procesa će izgubiti svoje mrlje". Je li to možda razlog da ne vidimo toliko aktivnosti koliko se očekuje tijekom trenutačnog maksimalnog solarnog vremena ili je ovo samo nova teorija gdje je prerano davati bilo kakve pretpostavke? Nazvat ćemo vaš treptaj i podići vam dva mjesta ...
Izvorni izvor priče: Vanderbilt News Release.
