Právě byl objeven jednoduchý, přesto elegantní způsob měření povrchové gravitace hvězdy. Tato nová technika, vyvinutá týmem astronomů a vedená profesorem fyziky a astronomie Vanderbiltem, Keivanem Stassunem, měří „blikání“ hvězdy.
S nejistotou pohybující se v rozmezí 50 až 200 procent se astronomové dychtivě chopili nového způsobu měření povrchové gravitace hvězdy, který vyrovná podmínky hřiště. Získáním vylepšených čísel pro širokou škálu hvězd v různých vzdálenostech by tato nová metoda mohla snížit počet nejistot na polovinu.
"Jakmile znáte povrchovou gravitaci hvězdy, potřebujete pouze jedno další měření, jeho teplotu, kterou lze snadno zjistit, abyste určili její hmotnost, velikost a další důležité fyzikální vlastnosti," řekl Stassun.
"Dobře měřit gravitaci hvězdných povrchů bylo vždy obtížné podnikání," dodal Gibor Basri, profesor astronomie na Kalifornské univerzitě, Berkeley, který se na studii podílel. "Je to velmi příjemné překvapení, když zjistíme, že jemné blikání světla hvězdy poskytuje relativně snadný způsob, jak to udělat."
Jak v současné době postupujeme při měření gravitace hvězdného povrchu? Až dosud se astronomové spoléhali na tři metody: fotometrické, spektroskopické a asteroseismické. Tento nový způsob měření, známý jako „metoda blikání“, je mnohem jednodušší než předchozí způsoby a ve skutečnosti je přesnější než dva z nich. Pojďme se podívat na všechny tři v současné době akceptované metody ...
Pokud jde o fotometrii, podíváme se, jak jasně zářila hvězda v různých barvách. Stejně jako graf, tyto vzorce odhalují chemické složení, teplotu a povrchovou gravitaci. Fotometrické údaje, které lze použít na slabé hvězdy, lze snadno pozorovat, ale nejsou příliš přesné. Pohybuje se s nejistotou 90 až 150 procent. Podobně jako u fotometrických pozorování se spektroskopická technika dívá na barvu, ale mnohem blíže na elementární emise hvězdné atmosféry. I když má nižší míru nejistoty 25 až 50 procent, je omezeno na jasnější hvězdy. Stejně jako čárový kód měří povrchovou gravitaci podle toho, jak široké jsou spektrální čáry: vysoká gravitace je rozptýlena, zatímco nižší gravitace je úzká. V asteroseismologii se přesnost zaostří na několik procent, ale měření je obtížné získat a jsou omezena na jasné blízké hvězdy. U této techniky se měří zvuk, který prochází hvězdným vnitřkem, a měří se specifické frekvence spojené s gravitací povrchu. Obří hvězdy přirozeně pulzují na nízkém úhlu, zatímco malé hvězdy se ozývají na vyšší. Představte si gong velkého zvonu na rozdíl od rolničky malého.
Co je tedy blikání? V blikající metodě se měří rozdíly v jasu hvězdy - konkrétně změny, ke kterým dochází v osmi nebo méně hodinách. Zdá se, že tyto variace jsou spojeny s povrchovou granulací, přičemž propojení „buněk“ pokrývá hvězdný povrch. Tyto oblasti jsou tvořeny sloupci plynu stoupajícími zdola. U hvězd, které mají vysokou povrchovou gravitaci, se zdá, že granulace je jemnější a blikají rychleji, zatímco hvězdy s nízkou povrchovou gravitací vykazují hrubou granulaci a blikají pomalu. Záznam blikání je jednoduchý proces, který zahrnuje pouze pět řádků počítačového kódu pro vytvoření základního měření. Díky své snadnosti a jednoduchosti snižuje nejen náklady na získávání dat, ale také eliminuje velké úsilí potřebné k měření gravitace povrchu velkého počtu hvězd.
"Spektroskopické metody jsou jako operace." Analýza je pečlivá a zapojená a velmi jemnozrnná, “řekl Stassun. "Blikání je spíš ultrazvuk." Stačí spustit sondu po povrchu a uvidíte, co musíte vidět. Ale její diagnostická síla - alespoň pro účely měření gravitace - je stejně dobrá, ne-li lepší. “
Je metoda blikání přesná? Uspořádáním měření vedle sebe s asterosismologií vědci stanovili, že má faktor nejistoty menší než 25 procent - lepší než spektroskopické i fotometrické výsledky. Jeho jedinou špatnou vlastností je to, že vyžaduje náročná data pořízená za dlouhé časové období. Speciální nástroj Kepler však již poskytl velké množství informací, které lze recyklovat. Díky desítkám tisíc pozorování hvězd monitorovaných pro exoplanety jsou Keplerova data snadno k dispozici pro budoucí blikání.
"Vynikající přesnost údajů od Keplera nám umožňuje sledovat víření a vlny na povrchu hvězd," řekl člen týmu Joshua Pepper, odborný asistent fyziky na Lehigh University. "Toto chování způsobuje jemné změny jasu hvězdy v časovém měřítku několika hodin a detailně nám říká, jak daleko jsou tyto hvězdy v jejich evolučních životech."
Jak bylo objeveno blikání? Postgraduální studentka Fabienne Bastienová si jako první všimla něco trochu jiného, zatímco pomocí speciálního vizualizačního softwaru zkoumala Keplerova data. Tento software, vyvinutý astronomy Vanderbilt, byl původně určen pro zkoumání velkých, vícerozměrných datových souborů astronomie. (Nástroj pro vizualizaci dat, který tento objev povolil, nazvaný Filtergraph, je pro veřejnost zdarma.)
"Vyvíjel jsem různé parametry a hledal něco, co korelovalo se silou magnetických polí hvězd," řekl Bastien. "Našel jsem to, ale našel jsem zajímavou korelaci mezi určitými blikajícími vzory a hvězdnou gravitací."
Bastien poté oznámila svůj objev Stassunovi. Stejně zvědavé se pak pár rozhodl vyzkoušet novou metodu na archivovaných Keplerových světelných křivkách několika stovek hvězd podobných slunci. Podle tiskové zprávy, když mapovali průměrný jas nějaké konkrétní hvězdy proti její blikající intenzitě, všimli si vzoru. „Jak hvězdy stárnou, jejich celková variace se postupně snižuje na minimum. To je snadno pochopitelné, protože rychlost, jakou se rotace hvězdy v průběhu času postupně snižuje. Když se hvězdy přibližují k tomuto minimu, jejich blikání začíná růst ve složitosti - což je vlastnost, kterou astronomové označili jako „praskání“. Jakmile dosáhnou tohoto bodu, který nazývají blikající podlahou, hvězdy se zdají udržovat tuto nízkou úroveň variability po zbytek svého života, i když se zdá, že roste znovu, když se hvězdy blíží ke konci svého života jako červené obří hvězdy . “
"Je to zajímavý nový způsob, jak se podívat na hvězdný vývoj a způsob, jak dát budoucí vývoj našeho Slunce do větší perspektivy," řekl Stassun.
Jaká je tedy budoucnost našeho Slunce podle blikání? Když vědci vzorkovali sluneční křivku, zjistili, že „se vznáší těsně nad blikající podlahou“. Toto měření je vede k hypotéze, že se Sol transformuje do „stavu minimální variability a v tomto procesu ztratí svá místa“. Mohlo by to být důvod, proč nevidíme tolik aktivity, jaké se očekávají během současného maximálního slunečního času, nebo je to jen nová teorie, kde je příliš brzy na to, aby bylo možné učinit nějaké předpoklady? Zavoláme vám blikání a zvedneme vás dvě místa ...
Původní zdroj příběhu: Vanderbilt News Release.
