Przejdź do głównej zawartości

Głębokie spojrzenie do serca gwiazd

Naukowcy badają wewnętrzną strukturę odległych słońc oraz ich pulsacje.


Na pierwszy rzut oka wydaje się niemożliwe, aby zajrzeć do wnętrza gwiazdy. Międzynarodowy zespół astronomów pod przewodnictwem Earla Bellingera i Saski Hekker z Instytutu Badań Układu Słonecznego Maxa Plancka w Getyndze, po raz pierwszy określił głęboką strukturę wewnętrzną dwóch gwiazd w oparciu o ich oscylacje.

Nasze Słońce i większość gwiazd doświadcza pulsacji, które rozprzestrzeniają się we wnętrzu gwiazdy jako fale dźwiękowe. Częstotliwości tych fal są odzwierciedlone w świetle gwiazdy, co mogą obserwować astronomowie. Podobnie jak sejsmologowie rozszyfrowali wewnętrzną strukturę naszej planety poprzez analizę trzęsień ziemi, astronomowie określają właściwości gwiazd na podstawie ich pulsacji – dziedzina nauki zwana asterosejsmologią. Teraz, po raz pierwszy, szczegółowa analiza tych pulsacji umożliwiła Earlowi Bellingerowi, Saski Hekker i ich współpracownikom pomiar wewnętrznej struktury dwóch odległych gwiazd.

Obydwie analizowane gwiazdy są częścią układu 16 Cygni (znane jako 16 Cyg A i 16 Cyg B) i są bardzo podobne do Słońca. „Ze względu na niewielką odległość, zaledwie 70 lat świetlnych, gwiazdy te są stosunkowo jasne i dlatego idealnie nadają się do naszej analizy. Wcześniej można było tylko tworzyć modele wnętrza gwiazd. Teraz możemy je mierzyć” – mówi główny autor pracy Earl Bellinger.

Aby stworzyć model wnętrza gwiazdy astronomowie zmieniają modele ewolucji gwiazd, aż jeden z nich będzie pasował do obserwowanego widma częstotliwości. Jednakże pulsacje w modelach teoretycznych różnią się od tych gwiazdowych, najprawdopodobniej z powodu wciąż nieznanej fizyki gwiazd.

W związku z tym Bellinger i Hekker postanowili zastosować odwrotną metodę. Uzyskali lokalne właściwości wnętrza gwiazdy na podstawie obserwowanych częstotliwości. Metoda ta w mniejszym stopniu zależy od założeń teoretycznych, ale wymaga doskonałej jakości danych pomiarowych i jest matematycznie trudna.

Używając metody odwrotnej, badacze zajrzeli ponad 500 000 km w głąb gwiazd i odkryli, że prędkość dźwięku w centralnych regionach jest większa, niż przewidywały modele. „W przypadku 16 Cyg B różnice te można wytłumaczyć, korygując to, co uważaliśmy za masę i rozmiar gwiazdy” – mówi Bellinger. W przypadku 16 Cyg A jednak nie można było określić przyczyny rozbieżności.

Jest możliwe, że dotychczas nieznane zjawiska fizyczne nie są w wystarczającym stopniu uwzględniane przez obecne modele ewolucyjne. „Pierwiastki, które powstały we wczesnych fazach ewolucji gwiazdy, mogły zostać przeniesione z jej jądra do zewnętrznych warstw. Spowodowałoby to zmianę wewnętrznej stratyfikacji gwiazdy, która wpływa na sposób oscylacji” – wyjaśnia Bellinger.

Po pierwszej analizie strukturalnej będzie ich więcej. „W danych z kosmicznego teleskopu Keplera można znaleźć dziesięć do dwudziestu dodatkowych gwiazd odpowiednich do takiej analizy” – mówi Saskia Hekker, która kieruje grupą badawczą Stellar Ages and Galactic Evolution (SAGE) w Instytucie Maxa Plancka w Getyndze. W przyszłości misja NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) i kosmiczny teleskop PLATO (Planetary Transits and Oscillation of Stars) planowany przez ESA, zgromadzą jeszcze więcej danych dla tego obszaru badań.

Metoda odwrotna dostarczy nowych wglądów, które pomogą nam lepiej zrozumieć fizykę działającą w gwiazdach. Doprowadzi to do stworzenia lepszych modeli gwiazd, które następnie poprawią naszą zdolność przewidywania przyszłej ewolucji Słońca i innych gwiazd w Galaktyce.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…