NASA-in TESS, ili Tranzitni satelit za istraživanje egzoplaneta ima jedan glavni posao: pronalaženje egzoplaneta. Ali također pomaže astronomima da proučavaju čudnu vrstu zvijezde koja je dosad prkosila temeljitom objašnjenju. Te zvijezde su zvijezde Delta Scuti, nazvane po svom prototipu.
Zvijezde Delta Scuti pokazuju čudne pulsirajuće uzorke i brzo se rotiraju. Do sada astronomi nisu uspjeli otkriti sirutku koja pulsira na način na koji to čini. No, nova studija temeljena na podacima TESS-a otkriva neke od detalja ovih zbunjujućih zvijezda, ako ne i potpuno ih objašnjava.
Studija je naslovljena “ Vrlo redoviti visokofrekventni pulsacijski modovi u mladim zvijezdama srednje mase .” Glavni autor je Timothy Bedding, profesor astronomije na Sveučilištu u Sydneyu. Objavljeno je u časopisu Nature.
“Ovo je stvarno napredak. ... Ali nam je također pokazalo da je ovo samo odskočna daska u našem razumijevanju zvijezda Delta Scuti.”
Simon Murphy, koautor, Sveučilište u Sydneyu
TESS promatra zvijezde i traži planete koji prolaze ispred njih. Ti tranziti stvaraju padove u svjetlu zvijezda. Da bi to učinio, prati ogromne dijelove neba, i sve zvijezde na njima, tijekom razdoblja od 27 dana. Ta duga vremena promatranja bila su korisna u ovoj novoj studiji, iako nije usredotočena na egzoplanete, već na zvijezde Delta Scuti.
Zvijezde Delta Scuti veće su od Sunca, oko 1,5 do 2,5 puta veće. Njihova imenjakinja, zvijezda Delta Scuti, identificirana je kao promjenjiva zvijezda još 1900. godine. Sada astronomi znaju za tisuće njih, od kojih su mnoge otkrivene s NASA-inim drugim lovcem na planete, svemirskom letjelicom Kepler.
Delta Scutis su zbunjujući u usporedbi s drugim promjenjivim zvijezdama. Okreću se puno brže od ostalih zvijezda, jednom ili dvaput dnevno, što je barem desetak puta brže od našeg Sunca. Budući da se rotiraju tako brzo, zvijezde su spljoštene na polovima, a obrasci pulsiranja su isprepleteni. Oni su komplicirane zvijezde i izazovne za razumijevanje.
'Zvijezde Delta Scuti očito pulsiraju na zanimljive načine, ali obrasci tih pulsiranja dosad su prkosili razumijevanju', rekao je Tim Bedding u priopćenje za javnost . “Da koristimo glazbenu analogiju, mnoge zvijezde pulsiraju uz jednostavne akorde, ali zvijezde Delta Scuti su složene, s notama koje se čine zbrkanim. TESS nam je pokazao da to nije istina za sve njih.”
TESS, i njegova 27-dnevna promatranja mnogih zvijezda u isto vrijeme, upravo su ono što je Beddingu i njegovom timu bilo potrebno. TESS-ova moć promatranja znači da astronomi mogu pratiti više zvijezda odjednom. TESS ima četiri kamere, au svom normalnom načinu rada, svakih trideset minuta snima i slika sa svakom od četiri. Ali tih 30-minutnih ekspozicija je predugo da bi se uhvatile promjene u zvijezdama Delta Scuti, koje su promjenjive svakih nekoliko minuta.
Na sreću, TESS također snima dvominutne ekspozicije tisuća unaprijed odabranih zvijezda. A neke od tih zvijezda su zvijezde Delta Scuti. Bedding i njegov tim kopali su po podacima TESS-a i pronašli podskup zvijezda Delta Scuti koji imaju pravilne obrasce pulsiranja. S tim podacima u ruci znali su što tražiti.
Zatim su pročešljali Keplerove podatke i obavili naknadna promatranja zemaljskim teleskopima poput Kecka. Na kraju su Bedding i drugi astronomi pronašli 60 zvijezda Delta Scuti koje su imale pravilne obrasce pulsiranja. U svom radu pišu: “Otkrili smo 60 zvijezda s pravilnim razmakom frekvencija, koje definiraju skupinu ? Scuti zvijezde za koje je moguća identifikacija modusa.”
“Ovo je stvarno napredak. Sada imamo redovitu seriju pulsiranja za ove zvijezde koje možemo razumjeti i usporediti s modelima”, rekao je koautor Simon Murphy, postdoktorski istraživač na Sveučilištu u Sydneyu. “To će nam omogućiti da izmjerimo ove zvijezde pomoću asteroseizmologije na način na koji nikada nismo bili u mogućnosti. Ali također nam je pokazalo da je ovo samo odskočna daska u našem razumijevanju zvijezda Delta Scuti.”
“Gotovo svi fizički procesi koji određuju strukturu i evoluciju zvijezda odvijaju se u njihovoj (dubokoj) unutrašnjosti.”
Gerald Hanlder, Astronomski centar Copernicus
Asteroseizmologija je proučavanje unutarnje strukture zvijezda, temeljeno na oscilacijama zvijezde. Ideja je odrediti unutarnju strukturu zvijezda korištenjem njihovih oscilacija kao seizmičkih valova. Asteroseizmologija je područje koje se brzo razvija. U Rad iz 2012 raspravljajući o asteroseizmologiji, Gerald Handler iz Astronomskog centra Copernicus rekao je: “Gotovo svi fizički procesi koji određuju strukturu i evoluciju zvijezda događaju se u njihovoj (dubokoj) unutrašnjosti. Proizvodnja nuklearne energije koja pokreće zvijezde odvija se u njihovim jezgrama veći dio njihova života.” Ukratko, unutrašnjost zvijezda je mjesto gdje se posao odvija, a asteroseizmologija je jedna od metoda istraživanja.
Kako tim piše u svom radu, “Asteroseizmologija ispituje unutarnje strukture zvijezda koristeći njihove prirodne frekvencije pulsiranja. Oslanja se na identificiranje nizova pulsacijskih modova koji se mogu usporediti s teorijskim modelima, što je uspješno učinjeno za mnoge klase pulsatora, uključujući zvijezde solarnog tipa male mase, crvene divove, zvijezde velike mase i bijele patuljke.” Međutim, do sada su se zvijezde Delta Scuti odupirali nastojanjima da razumiju njihovu asteroseizmologiju. To je uglavnom zato što se tako brzo rotiraju.
'Kada smo dizajnirali TESS znali smo da će, osim što će pronaći mnoge uzbudljive nove egzoplanete, satelit također unaprijediti polje asteroseizmologije.'
Glavni istraživač TESS-a George Ricker, Massachusetts Institute of Technology.
Zvučni valovi koji se odbijaju unutar zvijezde uzrokuju njezino širenje i skupljanje, što rezultira vidljivim promjenama svjetline. Ova animacija prikazuje jednu vrstu pulsacije Delta Scuti - nazvanu radijalni način - koju pokreću valovi (plave strelice) koji putuju između jezgre zvijezde i površine. U stvarnosti, zvijezda može pulsirati na mnogo različitih načina, stvarajući komplicirane obrasce koji omogućuju znanstvenicima da nauče o njezinoj unutrašnjosti.
Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Goddard
Tim istraživača otkrio je da su njihove zvijezde Delta Scuti podijeljene u dvije skupine, a obje vrste uključuju nakupljanje, a zatim oslobađanje energije. U prvoj skupini cijela se zvijezda simetrično širi i skuplja. U drugoj skupini, suprotne hemisfere zvijezde naizmjenično se šire i skupljaju.
'Mogućnost pronaći jednostavne obrasce i identificirati načine osciliranja mijenja igru.'
Sarbani Basue, profesor astronomije na Sveučilištu Yale.
'Zvijezde Delta Scuti frustriraju mete zbog svojih kompliciranih oscilacija, tako da je ovo vrlo uzbudljivo otkriće', rekao je Sarbani Basu, profesor astronomije na Sveučilištu Yale u New Havenu, Connecticut, koji studira asteroseizmologiju, ali nije bio uključen u studiju . “Mogućnost pronaći jednostavne obrasce i identificirati načine osciliranja mijenja igru. Budući da ovaj podskup zvijezda omogućuje normalne seizmičke analize, konačno ćemo ih moći ispravno okarakterizirati.”
Zapravo, podaci tima već su pomogli razumjeti jednu zagonetnu zvijezdu i tok zvijezda kojem pripada.
Nedavno su astronomi otkrili a tok zvijezda kruže unutar Mliječne staze. Znanstvenici su raspravljali o starosti potoka, a neki ga navode na oko milijardu godina. Taj broj od milijardu godina temeljio se na a crveni div zvijezda u potoku. Ali druga, kasnija mjerenja toka pokazala su da su zvijezde stare samo oko 120 milijuna godina, što je velika razlika.
Tim koji stoji iza ove studije koristio je modele koje su razvili za zvijezde Delta Scuti kako bi ispitao jednu zvijezdu u toku pod nazivom HD 31901. Njihov novi asteroseizmološki model potvrdio je mlađu dob HD 31901 i pokazao da je ranija starost od milijardu godina netočna.
Njihov rad se već isplati.
Prema timu, starost njihovog podskupa od 60 zvijezda Delta Scutia je odgovorna za redovite obrasce pulsiranja. Oni su mlađi od ostalih, pa su se tek nedavno, u zvjezdanom smislu, nagodili proizvoditi svoju fuziju samo u svojim jezgrama. Kod ovih mlađih zvijezda pulsacije su brže.
Ali kako zvijezde stare, stvari postaju malo kompliciranije. Frekvencija pulsiranja se usporava, a signal se miješa sa signalima koji dolaze od zvijezde. Budući da je HD 31901 imao jasan, brz uzorak pulsiranja, potvrđeno je da je relativno mlad, što je riješilo raspravu.
No, kako se ispostavilo, proučavanje zvijezda Delta Scuita nije sasvim jednostavno. TESS-ov kut gledanja zvijezda može dovesti do različitih mjerenja. Prema teoretskim izračunima, kada se promatraju s pola, ove zvijezde mogu pokazivati pravilnije uzorke pulsiranja nego kada se gledaju na ekvatoru. S više od 1000 zvijezda Delta Scuti u podacima, neke od njih sigurno će se vidjeti na svojim polovima.
TESS promatra nebo u 26 različitih sektora. Većina njih će se promatrati tijekom razdoblja od 27 dana. Zasluge za sliku: NASA – https://tess.gsfc.nasa.gov/images/tess_science_image3.jpg, javno vlasništvo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=64875510
Tim će nastaviti raditi na svojim modelima Delta Scuti. Uskoro će TESS prijeći sa snimanja 30-minutnih slika na 10-minutne slike. To će se dogoditi u srpnju, kada TESS prelazi sa svoje početne misije na svoju proširenu misiju, a to bi trebalo pomoći timu da pronađe još više Delta Scutisa.
Zbog načina na koji TESS radi, ljudi koji stoje iza njega znali su da će pomoći u unapređenju znanosti asteroseizmologije, iako to nije primarna misija letjelice.
'Kada smo dizajnirali TESS znali smo da će, osim pronalaska mnogih uzbudljivih novih egzoplaneta, satelit također unaprijediti polje asteroseizmologije', rekao je glavni istraživač TESS-a George Ricker s Massachusetts Institute of Technology. Kavli institut za astrofiziku i svemirska istraživanja u Cambridgeu. “Misija je već pronašla novu vrstu zvijezde koja pulsira samo s jedne strane i iskopao je nove činjenice o poznatim zvijezdama . Dok završavamo početnu dvogodišnju misiju i započinjemo proširenu misiju, veselimo se obilju novih zvjezdanih otkrića koje će TESS napraviti.”
Više:
- Priopćenje za javnost: NASA-in TESS omogućuje probojnu studiju zbunjujućih zvjezdanih pulsacija
- Znanstveni rad: Vrlo redoviti visokofrekventni pulsacijski modovi u mladim zvijezdama srednje mase
- Svemir danas: Što se događa unutar ove nove vrste promjenjive zvijezde?
