Csengő-bongó csillagok

659

A Nap globális oszcillációinak felfedezésével a napfizikusok egy kitűnő eszközhöz jutottak csillagunk belsejének tanulmányozásához. Hasonlóan ahhoz, ahogyan a geofizikusok a szeizmikus hullámok segítségével tapogatják le bolygónk belső szerkezetét, a Napban zajló folyamatok által gerjeszett akusztikus hullámok is feltárják a felszín alatti területek struktúráját, például a konvekciós zóna vastagságát, vagy a forgás mélységtől való függését. Az analógia miatt asztroszeizmológiának nevezett kutatási terület művelői természetesen nem csak a Nap esetében próbálták/próbálják meg kimutatni a "csillagrengések" nyomait, hanem más, szintén fősorozati, közepes tömegű csillagoknál is, amelyeknél az ilyen típusú rezgések az elméleti előrejelzések alapján várhatók.

A mélyen a csillag belsejében zajló folyamatok által generált nyomáshullámok okozta "fodrozódások" a csillag felszínén is jelentkeznek, emiatt a csillag fényessége kis mértékben változik. Ezen változás detektálásával, illetve tulajdonságai alapján következtetni lehet a felszín alatti szerkezetre, de a csillag tömegére, korára, esetleg a kémiai összetételére is.
[CNES]

A globális oszcillációk más csillagokon történő kimutatását célzó megfigyelések ezidáig nem szolgáltattak egyértelmű eredményt. Ennek egyik lehetséges oka, hogy az elméletek rosszul becsülik az oszcillációk amplitúdóját, vagy az, hogy a granulációs szerkezet elfedi a keresett mintázatokat. A nagyon kicsiny kimutatandó változások miatt az egyedi mérések nagy pontosságán túl hosszú, egybefüggő adatsorok is szükségesek, mivel töredezett adatsorok esetén nehéz az emiatt fellépő hamis frekvenciákat a valódiaktól elválasztani. Földi teleszkópokkal végzett, radiális sebességek mérését célzó megfigyelésekkel több csillag esetében is sikerült Nap-típusú oszcillációkra utaló jeleket detektálni. Ezen mérések esetében azonban természetes módon jelentkeznek a szünetek az adatsorokban a napi és évi ritmus miatt, nem beszélve a légkör zavaró hatásáról. A módszernek ezen túl is vannak korlátai, kis effektív hőmérsékletű és a lassan forgó csillagok, illetve a szubóriások és óriások esetében is csak korlátozott pontossággal alkalmazható.

A globális oszcillációk detektálása céljából vizsgált csillagok a Hertzsprung-Russell diagramon. A színek az alkalmazott módszert jelzik: kék csillag – radiális sebességek mérése, zöld kör – fotometriai változások detektálása. Piros négyzet jelöli azon csillagokat, melyek esetében a módusazonosítás is sikerült a fotometriai adatok alapján.
[Michel és tsai]

Egy másik lehetőség a csillagok fényében az oszcillációk miatt bekövetkező, tipikusan az ezred magnitúdó nagyságrendjébe eső változások detektálása. Az ESA CoRoT (Convection Rotation and Planetary Transits) műholdjának pontosan ez az egyik feladata. (A másik fedési exobolygók keresése, ami szintén hasonló nagyságrendű fotometriai változások észlelését követeli meg.) Ilyen kicsiny változások detektálására a földi légkör zavaró hatása miatt sokkal nagyobb az esély egy műholdon elhelyezett teleszkóp segítségével, aminek így nem is kell túl nagy méretűnek lennie: a CoRoT távcsöve mindössze 27 cm-es.

Egy kutatócsoportnak, melyet Eric Michel (Observatoire de Paris) vezetett, a CoRoT észlelései alapján három csillag esetében sikerült detektálnia a keresett oszcillációkat. A három objektum a HD 49933, a HD 181420 és a HD 181906, mindegyik F színképtípusú, a Napnál forróbb fősorozati csillag. Az elsőről 60 napot, a másik kettőről 156 napot átfogó fotometriai méréssorozat gyűlt össze. Az adatsorok elemzése alapján mindhárom esetben sikerült kimutatni az oszcillációkat, melyek amplitúdója körülbelül 1,5-szer nagyobb, mint a Napnál, illetve a granulációs szerkezet nyomait. A granulák becsült száma körülbelül háromszor akkora, mint a Nap esetében. Érdekes, hogy a kapott amplitúdók szignifikánsan, körülbelül 25%-kal alacsonyabbak, mint az elméletek által előrejelzett értékek. Ez az eltérés mérőszáma lehet annak, hogy a konvekciós zóna külső részén a konvekciós áramlás és az oszcillációk közti energiacsere mennyire tér el az adiabatikus folyamattól.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazin 2008. október 24-i számában jelent meg.

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás