Przejdź do głównej zawartości

Zagłębianie się w ciąg główny z misją Gaia

Diagramy Hertzsprunga–Russella (HR) są integralną częścią astronomii od ponad 100 lat. Gwiazdy na różnych etapach życia zajmują różne części diagramu, co pozwala nam na pierwszy rzut oka ocenić populację gwiazd. Misja Gaia dostarczyła nam ogromnej próbki gwiazd – czego możemy się nauczyć, umieszczając je na diagramie HR?



Diagramy HR są dość proste – to tylko wykresy jasność-barwa gwiazd. Okazuje się jednak, że gwiazdy zmieniają się drastycznie w miarę ewolucji, przechodząc z jednej części wykresu HR do drugiej, gdy przechodzą przez różne etapy życia. Oznacza to, że jeżeli chcesz poznać przybliżony wiek gwiazdy, możesz po prostu sprawdzić, gdzie znajduje się ona na diagramie HR.

Interesująca jest również możliwość zobaczenia, gdzie na diagramie HR skupiają się gwiazdy. Niektóre części tego wykresu nigdy nie zostaną wypełnione, ponieważ jest fizycznie niemożliwe, aby gwiazdy zajmowały te przestrzenie. Tak więc, wykreślając duże próbki na diagramie HR, możemy dowiedzieć się więcej o ewolucji gwiazd.

Misja Gaia obserwuje ogromną liczbę gwiazd – 1,7 mld! – z bardzo dużą precyzją, a wiele badań naukowych zostało już przeprowadzonych przy dwóch pierwszych publikacjach danych z sondy. W niedawnym artykule Wei-Chun Jao (Georgia State University) i Gregory Feiden (University of North Georgia) wykorzystali te dane do badania gwiazd skupionych w regionie na diagramie HR zwanym ciągiem głównym.

Gwiazdy ciągu głównego mają jedną wspólną cechę: ich paliwem jest wodór. Jednak mogą one należeć do różnych części ciągu głównego w zależności od cech, takich jak ich masa, ogólny skład chemiczny lub aktywność magnetyczna. Na przykład gwiazda ciągu głównego o dużej masie będzie bardziej niebieska i jaśniejsza niż gwiazda ciągu głównego o małej masie. Słońce plasuje się pośrodku ciągu głównego.

Dzięki ogromnej ilości danych misja Gaia dodała trzeci wymiar do diagramów HR: gęstość. Teraz stało się jaśniejsze bardziej niż kiedykolwiek wcześniej, których obszarów na wykresie HR unikają gwiazdy. W rzeczywistości, poprzednie badanie prowadzone przez Jao wykorzystywało dane Gaia, aby zidentyfikować lukę w niższej (bardziej czerwonej, słabszej) części ciągu głównego.

Jednym ze sposobów zrozumienia analizy Fouriera jest rozbicie sygnału na części składowe, umożliwiając identyfikację najbardziej widocznego składnika sygnału. Analiza Fouriera zastosowana do obrazu może ulepszyć rzeczywiste cechy i zmniejszyć szum.

Aby sprawdzić cechy charakterystyczne, takie jak przerwa w dolnej części ciągu głównego, Jao i Feiden symulowali diagramy HR oparte na danych z Gaia, ale zakładali, że gwiazdy są rozmieszczone w taki sposób, że żadne cechy charakterystyczne nie istnieją. Kiedy ten symulowany diagram HR został odjęty od rzeczywistego diagramu HR, różnice między dwoma obrazami ujawniły cechy charakterystyczne, takie jak przerwa w ciągu głównym. Następnie zastosowano analizę Fouriera, aby określić najsilniejsze składniki tego odejmowanego obrazu.

Jao i Feiden odkryli, że nad przerwą w ciągu głównym jest więcej gwiazd niż pod nią. Luka była również bardziej „pusta” na niebieskim końcu niż na czerwonym. Znaleźli również „paski” biegnące w poprzek ciągu głównego i niejednorodne cechy charakterystyczne w luce ciągu głównego.

Przerwa w ciągu głównym jest prawdopodobnie spowodowana nietypową fuzją helu, która powoduje zmianę promienia gwiazdy. Luka może być mniej pusta po czerwonej stronie, ponieważ jest wypełniona młodszymi gwiazdami i niewyraźnymi układami podwójnymi. Inne cechy charakterystyczne stanowią jednak interesującą zagadkę. Czy bardziej szczegółowe modele gwiazd mogą pomóc? Bądźcie czujni!

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.

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 naukowc

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 przeds