Песня древней звезды: астросейсмология открывает новый этап в изучении космоса

Астрономы, работающие в обсерватории имени Кека на гавайском острове Маунакеа, совершили значительное открытие, изучив колебания звезды HD 219134 с помощью новейшего инструмента Keck Planet Finder (KPF). Результаты исследования, опубликованные в The Astrophysical Journal, предоставили уникальные данные о внутреннем строении звезды, ранее считавшейся слишком спокойной для подобных наблюдений.

Исследование основано на принципах астросейсмологии — метода, который позволяет ученым анализировать колебания звезд, подобно тому как сейсмологи изучают землетрясения для понимания структуры Земли. Эти колебания, или «звездные песни», помогают определить ключевые параметры звезды, включая ее массу, размер и возраст. До сих пор большинство подобных исследований проводилось на более горячих звездах с помощью космических телескопов Kepler и TESS. Однако HD 219134, оранжевая звезда, расположенная всего в 21 световом годе от Земли, оказалась слишком холодной для традиционных методов наблюдения за изменением яркости.

Благодаря высокоточной спектроскопии инструмент KPF смог зафиксировать мельчайшие движения поверхности звезды, сделав более 2000 измерений ее скорости за четыре ночи наблюдений. Это позволило ученым впервые определить возраст и радиус холодной звезды с помощью астросейсмических методов. Анализ показал, что возраст HD 219134 составляет около 10,2 миллиарда лет, что более чем вдвое превышает возраст Солнца. Это делает ее одной из старейших известных звезд главной последовательности, изученных таким образом.

Полученные данные имеют важное значение для понимания эволюции звезд. В частности, они помогают уточнить гирохронологические модели, которые связывают скорость вращения звезды с ее возрастом. Оказалось, что у старых звезд, подобных HD 219134, замедление вращения со временем практически прекращается, что требует пересмотра существующих теорий.

Художественное представление системы HD219134. Звуковые волны, распространяющиеся через звезду, использовались для измерения ее возраста и размера, а также для характеристики планет, вращающихся вокруг звезды. Ученые преобразовали колебания HD219134 в слышимый звук. Звезда пульсирует примерно каждые четыре минуты. При ускорении в 250 000 раз ее внутренние колебания смещаются в диапазон человеческого слуха. «Слушая» звездный свет таким образом, астрономы могут исследовать скрытую структуру и динамику под поверхностью звезды.

Еще одним неожиданным результатом стало расхождение в оценках радиуса звезды. Интерферометрические измерения ранее указывали на размер примерно на 4% больше, чем показал астросейсмический анализ. Это противоречие может быть связано с неучтенными факторами, такими как атмосферные эффекты, магнитные поля или неточности в звездных моделях.

Кроме того, уточнение параметров HD 219134 позволило пересмотреть характеристики ее планетной системы из пяти экзопланет, включая две супер-Земли. Новые данные подтвердили, что эти планеты, вероятно, имеют состав, схожий с земным.

Открытие демонстрирует потенциал инструментов вроде KPF для изучения холодных звезд, которые являются перспективными целями в поиске обитаемых миров. В будущем подобные методы могут помочь определить возраст звезд, вокруг которых обращаются потенциально обитаемые планеты, что станет важным шагом в исследовании внеземной жизни. Как отметил соавтор исследования Дэниел Хубер, астросейсмология предоставит ключевую информацию, когда человечество обнаружит жизнь за пределами Солнечной системы.