У спутника NASA TESS, или Transiting Exoplanet Survey Satellite, есть одна основная задача: поиск экзопланет. Но он также помогает астрономам изучать странный тип звезды, который до сих пор не поддавался тщательному объяснению. Эти звезды - звезды Delta Scuti, названные в честь их прототипа.
Звезды Delta Scuti демонстрируют странные пульсирующие модели, и они быстро вращаются. До сих пор астрономам не удавалось понять, почему они пульсируют именно так. Но новое исследование, основанное на данных TESS, раскрывает некоторые детали этих загадочных звезд, если не объясняет их полностью.
Исследование называется "Очень регулярные высокочастотные пульсационные моды в молодых звездах средней массы". Ведущий автор - Тимоти Беддинг, профессор астрономии в Университете Сиднея. Он опубликован в журнале Nature.
“Это действительно прорыв. ... Но это также показало нам, что это всего лишь ступенька в нашем понимании звезд Delta Scuti”.
Саймон Мерфи, соавтор, Сиднейский университет
TESS наблюдает за звездами и ищет планеты, которые проходят перед ними. Эти транзиты создают провалы в звездном свете. Для этого он отслеживает огромные участки неба и все звезды в них в течение 27 дней. Эти длительные наблюдения были полезны в этом новом исследовании, даже если оно сосредоточено не на экзопланетах, а на звездах Delta Scuti.
Звезды Delta Scuti больше, чем Солнце примерно в 1,5-2,5 раза. Их тезка, звезда Delta Scuti, была идентифицирована как переменная звезда еще в 1900 году. Теперь астрономы знают о тысячах из них, многие из которых были обнаружены с помощью другого охотника за планетами NASA, космического корабля Kepler.
Delta Scutis удивительны по сравнению с другими переменными звездами. Они вращаются намного быстрее, чем другие звезды, один или два раза в день, что как минимум в десятки раз быстрее, чем наше Солнце. Поскольку они вращаются так быстро, звезды сглаживаются на полюсах, и шаблоны пульсации перемешиваются. Это сложные звезды, и их сложно понять.
"Звезды Delta Scuti явно пульсируют интересным образом, но модели этих пульсаций до сих пор не поддаются пониманию”, - говорит Тим Беддинг. - Если использовать музыкальную аналогию, многие звезды пульсируют вдоль простых аккордов, но звезды Delta Scuti сложны, с нотами, которые кажутся беспорядочными. TESS показал нам, что не для всех из них это верно”.
TESS и ее 27-дневные наблюдения за многими звездами одновременно - это именно то, что нужно было Беддингу и его команде. Наблюдательная способность TESS означает, что астрономы могут наблюдать сразу за многими звездами. TESS имеет четыре камеры, и в своем обычном режиме, он захватывает изображение с каждой из них каждые тридцать минут. Но эти 30-минутные экспозиции слишком длинны, чтобы захватить изменения в звездах Delta Scuti, которые изменяются каждые несколько минут.
К счастью, TESS также захватывает двухминутные экспозиции тысяч предварительно выбранных звезд. И некоторые из этих звезд - это звезды Delta Scuti. Беддинг и его команда покопались в данных TESS, и они нашли подмножество звезд Delta Scuti, которые имеют регулярные пульсационные модели. С этими данными в руках они знали, что искать.
Затем они прочесали данные Kepler и сделали последующие наблюдения с помощью наземных телескопов, таких как Keck. В конце концов, он и другие астрономы обнаружили 60 звезд Delta Scuti, которые имели регулярные пульсационные модели. В своей статье они пишут “Мы обнаружили 60 звезд с регулярными частотными интервалами, которые определяют группу звезд Scuti, для которых возможна идентификация режима”.
“Это действительно прорыв. Теперь у нас есть регулярная серия пульсаций для этих звезд, которые мы можем понять и сравнить с моделями”,-сказал соавтор Саймон Мерфи, постдокторский исследователь в Университете Сиднея. “Это позволит нам измерить эти звезды с помощью астеросейсмологии так, как нам никогда не удавалось. Но это также показало нам, что это всего лишь ступенька в нашем понимании звезд Delta Scuti.”
"Почти все физические процессы, определяющие структуру и эволюцию звезд, происходят в их (глубоких) недрах.”
Джеральд Ханлдер, Астрономический Центр Имени Коперника
Астеросейсмология - это исследование внутренней структуры звезд, основанное на колебаниях звезды. Идея состоит в том, чтобы определить внутреннюю структуру звезд, используя их колебания в качестве сейсмических волн. Астеросейсмология - это быстро развивающаяся область знаний. В статье 2012 года обсуждая астросейсмологию, Джеральд Хэндлер из Астрономического центра Коперника сказал "Почти все физические процессы, которые определяют структуру и эволюцию звезд, происходят в их (глубоких) недрах. Производство ядерной энергии, которая питает звезды, происходит в их ядрах в течение большей части их жизни".- Короче говоря, дело происходит в недрах звезд, и одним из методов его изучения является астросейсмология.
Как пишет команда в своей статье, “Астеросейсмология исследует внутренние структуры звезд, используя их собственные частоты пульсации. Он основан на выявлении последовательностей пульсационного режима, которые можно сравнить с теоретическими моделями, что было успешно сделано для многих классов пульсаторов, включая звезды с низкой массой солнечного типа, красные гиганты, звезды с высокой массой и белые карлики".- Однако до сих пор звезды Delta Scuti сопротивлялись попыткам понять их астеросейсмологию. Это во многом потому, что они вращаются так быстро.
"Мы знали, когда проектировали TESS, что, в дополнение к поиску новых экзопланет, спутник также продвинет область астеросейсмологии".
TESS главный следователь Джордж Рикер, Массачусетский Технологический институт.
Команда исследователей обнаружила, что звезды Delta Scuti делятся на два типа, и оба типа включают накопление, а затем высвобождение энергии. В первой группе вся звезда расширяется и сжимается симметрично. Во второй группе противоположные полушария звезды попеременно расширяются и сжимаются.
"Звезды Delta Scuti были разочаровывающими целями из-за их сложных колебаний, поэтому это очень захватывающее открытие”, - сказал Сарбани Басу, профессор астрономии в Йельском университете в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, который изучает астеросейсмологию, но не участвовал в исследовании. "Возможность найти простые паттерны и определить режимы колебаний - это изменит исследование этих звезд. Поскольку это подмножество звезд позволяет проводить нормальный сейсмический анализ, мы, наконец, сможем правильно их охарактеризовать.”
На самом деле, данные команды уже помогли понять одну загадочную звезду, и поток звезд, к которому она принадлежит.
Недавно астрономы обнаружили поток звезд, вращающихся в пределах Млечного Пути. Ученые обсуждают возраст потока, причем некоторые утверждают, что он составляет около одного миллиарда лет. Это число в один миллиард лет было основано на красной гигантской звезде в потоке. Но другие, более поздние измерения потока показали, что звездам всего около 120 миллионов лет, что является серьезным расхождением.
Команда, стоящая за этим исследованием, использовала модели, которые они разработали для звезд Delta Scuti, чтобы исследовать одну звезду в потоке под названием HD 31901. Их новая астеросейсмологическая модель подтвердила более молодой возраст HD 31901 и показала, что возраст в один миллиард лет неверен.
Их работа уже приносит свои плоды.
По словам команды, именно возраст их подмножества из 60 звезд Delta Scuti ответственен за регулярные модели пульсации. Они моложе других, и поэтому только недавно, в звездных масштабах, они начали производить слияние только в своих ядрах. У этих более молодых звезд пульсации более быстрые.
Но по мере старения звезд все становится немного сложнее. Частота пульсаций замедляется, и сигнал смешивается с сигналами, поступающими от звезды. Поскольку у HD 31901 была четкая, быстрая пульсация, было подтверждено, что звезда относительно молодая.
Но, как оказалось, изучение звезд Delta Scuit не совсем простое занятие. Угол обзора звезд TESS может привести к различным измерениям. Согласно теоретическим расчетам, при наблюдении полюса эти звезды могут демонстрировать более регулярные картины пульсаций, чем при просмотре на экваторе. С более чем 1000 звезд Delta Scuti в данных, некоторые из них обязательно будут замечены на своих полюсах.
Группа продолжит работу над своими моделями Delta Scuti. Вскоре TESS переключится с захвата 30-минутных изображений на 10-минутные изображения. Это произойдет в июле, когда TESS переключится со своей первоначальной миссии на расширенную миссию, и это должно помочь команде найти еще больше Delta Scuti.
Благодаря тому, как работает TESS, люди, стоящие за ним, знали, что это поможет продвинуть науку астеросейсмологии, даже если это не основная задача космического корабля.
"Когда мы проектировали TESS, мы знали, что, помимо обнаружения множества новых экзопланет, спутник также продвинет область астеросейсмологии", - сказал главный исследователь TESS Джордж Рикер из Массачусетского технологического института астрофизики и космических исследований им. Кавли в Кембридже. "Миссия уже нашла новый тип звезды, которая пульсирует только с одной стороны и нашла новые факты об известных звездах. Когда мы завершим начальную двухлетнюю миссию и начнем расширенную, мы с нетерпением ждем множества новых звездных открытий, которые сделает TESS".
Читайте также: Тунгусский взрыв мог быть вызван астероидом, который все еще вращается вокруг Солнца
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
