//«Бьющиеся сердца» этих пульсирующих звезд создают музыку для ушей астрономов

«Бьющиеся сердца» этих пульсирующих звезд создают музыку для ушей астрономов

Звезды могут казаться яркими нам на Земле, но всматриваться в их сердца немного более неуловимо. Звездные данные из миссии TESS НАСА по поиску планет помогли международной команде ученых обнаружить закономерности в 60 пульсирующих звездах.

Эти данные выявили внутренние структуры звезд, которые могут помочь в понимании того, что происходит с миллиардами звезд по всей вселенной.

По сути, исследователи могли прислушиваться к сердцебиению звезд, которые создавали какую-то музыку. Исследование опубликовано в среду в журнале Nature .

Этот конкретный класс звезд известен как звезды Delta Scuti. Они получили свое имя от яркой звезды Delta Scuti в созвездиях Скутума, и каждый из них примерно в 1,5-2,5 раза больше массы нашего Солнца.

Ранее астрономы могли обнаруживать пульсации в этих звездах, но не могли определить закономерности.

Пульсации — это естественные резонансы, которые исходят от звезд, образованных захваченными волнами, похожими на волны в музыкальных инструментах. Эти звуковые волны распространяются изнутри звезды, создавая образцы пульсации на их поверхностях. Для астрономов это проявляется как изменение яркости звезды. Пульсирующая тайна

Когда звездапульсирующие астрономы могут узнать ключевые детали о них.

Эти движения взад и вперед внутри звезд, называемые колебаниями, могут раскрыть их внутреннюю работу. Это называется астеросейсмология, когда мы узнаем больше о звездах, измеряя изменения в свете звезды.

Это похоже на то, как землетрясения позволяют нам изучать внутреннюю часть Земли в сейсмологии.

Например, изменения яркости нашего солнца предоставили астрономам информацию о его температуре и химическом составе, а также о процессах, происходящих внутри него.

Астеросейсмология использовалась для понимания звезд, таких как наше солнце, звезды с большой массой, красные гиганты и белые карлики. Но звезды Дельты Скути до сих пор смущали ученых.

Это потому, что, хотя «многие звезды пульсируют вдоль простых аккордов», мелодия звезд Delta Scuti гораздо более сложна, сказал Тим Беддинг, ведущий автор исследования и профессор Сиднейского университета.

Звезды Дельта Скути вращаются один или два раза в день, что намного быстрее и примерно в десятки раз быстрее, чем наше Солнце. Это может встряхнуть шаблоны пульсации и затруднить их интерпретацию.

«Сигналы от этих звезд были загадкой на протяжении более ста лет», — сказал Даниэль Хубер, соавтор исследования и доцент в Институте астрономии Гавайского университета. «Мы знали, что изменения яркости в этих звездах вызваны звуковыми волнами, распространяющимися в их интерьере, но мы просто не могли их понять».

Миссия TESS, которая была разработана для обнаружения экзопланет или планет вне нашей солнечной системы, вокруг соседних звезд, собирает данные о яркости звезд. Когда астрономы использовали данные TESS, они могли сузить свой фокус до 60 звезд Delta Scuti, находящихся на расстоянии 60–1400 световых лет от Земли, с четкими пульсациями яркости. Они регулярно пульсируют с высокой частотой. Данные TESS должны были обрабатываться с помощью программного обеспечения, которое было разработано Дэниелом Хей, соавтором исследования и докторантом в Сиднейском университете.

«Нам нужно было обработать все 92 000 кривых блеска, которые измеряют яркость звезды с течением времени», — сказал Хей в своем заявлении.

«Отсюда нам пришлось прорезать шум, оставив нам четкие шаблоны 60 звезд, определенных в исследовании. Используя библиотеку Python с открытым исходным кодом, Lightkurve, нам удалось обработать все данные кривой блеска на рабочем столе моего университета компьютер всего за несколько дней. »

Наблюдения из обсерватории WM Keck на Маунакеа на Гавайях также показали, что регулярные паттерны исходят от звезд Дельта-Скутти, которые вращаются медленнее, чем обычно, что может помочь объяснить их частотные паттерны. Последующие наблюдения также проводились с использованием глобальной сети обсерваторий Лас Кумбреш.

Прослушивание небесных сердцебиений

«Раньше мы находили слишком много перемешанных заметок, чтобы правильно понимать эти пульсирующие звезды», — сказал Беддинг.

«Это был беспорядок, как слушать кошку, идущую на пианино. Невероятно точные данные миссии TESS НАСА позволили нам сократить шум. Теперь мы можем обнаружить структуру, больше похоже на прослушивание хороших аккордов, играемых на пианино». «.

Хубер сравнил это с «нотами песни, наконец ставшей на место, чтобы сыграть прекрасную мелодию».

И пульсация звезд Дельта Скути может показать их массу, возраст и внутреннюю структуру.

«Наши результаты показывают, что этот класс звезд очень молод, и некоторые имеют тенденцию болтаться в свободных ассоциациях. У них еще нет идеи правил« социального дистанцирования », — сказал Беддинг.

«Молодые звезды дают астрономам возможность увидеть, как звезды эволюционируют, а также формируются и эволюционируют планеты вокруг них — как будто вглядываются в формирование нашей собственной солнечной системы», — сказал Эрик Гайдос, соавтор исследования и профессор в Школа Гавайских наук по науке и технологиям о Земле и океане.

«Некоторые из звезд в наших образцах планет-хозяев, включая бета-версию Pictoris, всего в 60 световых годах от Земли и которые видны невооруженным глазом из Австралии», — сказала Изабель Колман, соавтор исследования и докторская степень в Сиднейском университете. в заявлении. «Чем больше мы знаем о звездах, тем больше мы узнаем об их потенциальном воздействии на их планеты».

Это прорыв для исследователей, и они планируют продолжать наблюдать за звездами Delta Scuti, а TESS — вперед. Хотя TESS был разработан для поиска экзопланет, были также надежды, что он может помочь в развитии астеросейсмологии — и это только начало.

«Мы рады, что данные TESS используются астрономами во всем мире для углубления наших знаний о звездных процессах», — сказал Джордж Рикер, соавтор исследования и главный исследователь TESS в Массачусетском технологическом институте Института астрофизики и космических исследований им. Кавли в Массачусетском технологическом институте. Кембридж, в заявлении.

«Результаты открыли совершенно новые горизонты для лучшего понимания целого класса звезд».