Астрономы нашли регулярные ритмы среди пульсирующих звезд

Международная группа ученых использовала данные спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), космического телескопа, в основном используемого для обнаружения планет вокруг некоторых ближайших к Земле звезд. Он предоставил измерения яркости тысяч звезд, что позволило астрономам найти 60, чьи пульсации имели смысл.

«Невероятно точные данные миссии TESS НАСА позволили нам сократить шум. Теперь мы можем обнаружить структуру, больше похожую на прослушивание хороших аккордов, играемых на пианино», — говорят исследователи.

Полученные данные являются важным вкладом в наше общее понимание того, что происходит внутри бесчисленных триллионов звезд по всей вселенной.

Рассматриваемые звезды среднего размера — примерно в 1,5-2,5 раза больше массы нашего Солнца — известны как звезды δ Sct (дельта Скути, дельта Щита), названные в честь переменной звезды в созвездии Щита. При изучении пульсаций этого класса звезд астрономы ранее обнаружили много пульсаций, но не смогли определить в них какие-либо четкие закономерности.

Теперь ученые сообщили об обнаружении удивительно регулярных высокочастотных пульсационных мод в 60 звездах дельты Скути на расстоянии от 60 до 1400 световых лет.

«Эта окончательная идентификация режимов пульсации открывает новый способ, с помощью которого мы можем определить массы, возраст и внутреннюю структуру этих звезд», — говорят исследователи.

Наблюдайте за пульсациями переменная звезды Дельта Щит (иногда называют карликовые цефеидами). На этой иллюстрации звезда меняет яркость, когда внутренние звуковые волны на разных частотах заставляют части звезды расширяться и сжиматься. В одном случае вся звезда расширяется и сжимается, а во втором — противоположные полушария разбухают и сжимаются несинхронно. На самом деле одна звезда демонстрирует множество пульсационных паттернов, которые могут рассказать астрономам о ее возрасте, составе и внутренней структуре.

Астросейсмология

Внутреннее строение звезд когда-то было загадкой для науки. Но в последние несколько десятилетий астрономам удалось обнаружить внутренние колебания звезд, обнажив их структуру. Они делают это, изучая звездные пульсации, используя точные измерения изменений светового потока.

С течением времени изменения данных обнаруживают запутанные — и часто регулярные — закономерности, что позволяет нам смотреть в самое сердце массивных звезд.

Эта отрасль науки, известная как астеросейсмология, позволяет не только понять строение далеких звезд, но и понять, как наше Солнце производит солнечные пятна, вспышки и глубокое структурное движение. Применительно к Солнцу оно дает очень точную информацию о его температуре, химическом составе и даже о производстве нейтрино, которые могут оказаться важными для охоты на темную материю.

Звуки звезды HD 31901, расположенной в южном созвездии Зайца. Этот звук является результатом 55 паттернов пульсаций, которые ТЕСС наблюдал в течение 27 дней и которые ускорены в 54 000 раз.

«Астеросейсмология — это мощный инструмент, с помощью которого мы можем понять широкий спектр звезд. Это было сделано с большим успехом для многих классов пульсирующих объектов, в том числе для звезд с низкой массой, подобных солнцу, красных гигантов, звезд с большой массой и белых карликов» — говорят ученые. «Однако звезды дельты Скути озадачивали нас до сих пор».

По словам ученвых, выявление регулярных закономерностей в этих звездах промежуточной массы расширит охват астеросейсмологии до новых границ. Например, это позволит определить возраст молодых движущихся групп, скоплений и звездных потоков.

«Наши результаты показывают, что этот класс звезд очень молод, и некоторые имеют тенденцию «болтаться» в свободных ассоциациях. Они еще не поняли правил «социального дистанцирования», — сказал ведущий автор работы, профессор Тим Беддинг из Сиднейского университета.

Very regular high-frequency pulsation modes in young intermediate-mass stars, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2226-8 , www.nature.com/articles/s41586-020-2226-8