Astronomowie odkrywają nieprawidłowości w jądrach czerwonych olbrzymów
Praca naukowców przedstawia pierwszą charakterystykę nieciągłości strukturalnych występujących w jądrach czerwonych olbrzymów, umożliwiając tym samym po raz pierwszy precyzyjne badanie procesów fizycznych zachodzących w tym regionie.
Wizja artystyczna fal o różnych częstotliwościach przemieszczających się w wewnętrznych warstwach gwiazdy. Źródło: Tania Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço).
Czerwone olbrzymy to umierające gwiazdy w zaawansowanych stadiach ewolucji, które wyczerpały wodór w swoich jądrach. W swojej pracy, opublikowanej 16 grudnia 2022 roku w Nature Communications, zespół astronomów znalazł nowe dowody na to, że czerwone olbrzymy doświadczają „zakłóceń” – ostrych zmian strukturalnych – w swoim wewnętrznym jądrze.
Niestety, niemożliwe jest zajrzenie bezpośrednio do wnętrza gwiazdy. Jednak technika zwana asterosejsmologią, która mierzy oscylacje podobne do „trzęsień ziemi” w gwiazdach, może zapewnić pośrednie spojrzenie na wnętrza gwiazd. „Usterki” mogą wpływać na te oscylacje, albo na częstotliwości i ścieżki fal grawitacyjnych i dźwiękowych podróżujących przez wnętrze gwiazdy.
Badaczka IA Margarida Cunha wyjaśnia: Fale rozchodzące się wewnątrz gwiazdy wywołują drobne zmiany jasności gwiazdy, które można wykryć za pomocą bardzo precyzyjnych instrumentów kosmicznych. Fale te ujawniają warunki ośrodka, w którym się rozchodzą, czyli fizyczne właściwości wewnątrz gwiazd.
Zespół wykorzystał dane z kosmicznego teleskopu Keplera do wykrycia i zbadania fal propagujących do najgłębszych warstw wyewoluowanych gwiazd. Główny autor Mathieu Vrard, dodaje: Analizując te zmiany, możemy uzyskać nie tylko globalne parametry gwiazdy, ale także informacje o dokładnej budowie tych obiektów.
Czerwone olbrzymy o małej masie, w których jądrach płonie hel, są często wykorzystywane w badaniach astrofizycznych jako próbniki odległości, do pomiaru takich aspektów, jak gęstość galaktyk i do poznawania procesów fizycznych stojących za ewoluują chemiczną gwiazd. Dlatego ważne jest, aby naukowcy prawidłowo je modelowali, co z kolei wymaga zrozumienia, dlaczego występują te usterki.
W tej pracy zespół przeanalizował próbkę 359 czerwonych olbrzymów, które znajdowały się poniżej określonej masy gwiazdowej, mierząc różne właściwości i indywidualne częstotliwości oscylacji każdej gwiazdy. Odkryli, że prawie 7% tych gwiazd wykazuje strukturalne nieciągłości.
Istnieją dwie główne teorie, które wyjaśniają, w jaki sposób te zaburzenia mogą działać. Pierwsza stwierdza, że „zakłócenia” są obecne podczas ewolucji gwiazdy, ale generalnie są bardzo słabe i poniżej progu tego, co astronomowie sklasyfikowali jako prawdziwą nieciągłość.
Druga sugeruje, że nieregularności te są „wygładzane” przez jakiś nieznany proces fizyczny, który później prowadzi do zmian w strukturze jądra gwiazdy.
Jak się okazuje, badanie nie potwierdza tego scenariusza, ale potrzebne są dokładniejsze dane, zanim naukowcy będą mogli z całą pewnością zgodzić się z drugą teorią. Diego Bossini (IA) wyjaśnia: To badanie pokazuje ograniczenia naszych modeli i daje nam możliwość znalezienia sposobu na ich ulepszenie.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
