science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Trillingen van sterbeving leiden tot nieuwe schatting voor Melkwegleeftijd

Een artist impression van de Melkweg, met de dikke en dunne schijven. Krediet:NASA/JPL Caltech/R.Hurt/SSC

Gegevens verzameld door NASA's inmiddels ter ziele gegane Kepler-telescoop bieden een oplossing voor een astronomisch mysterie.

Door de Kepler-ruimtetelescoop van NASA geregistreerde sterbevingen hebben geholpen bij het beantwoorden van een al lang bestaande vraag over de leeftijd van de "dikke schijf" van de Melkweg.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , een team van 38 wetenschappers onder leiding van onderzoekers van het Australische ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO-3-D) gebruikt gegevens van de inmiddels ter ziele gegane sonde om te berekenen dat de schijf ongeveer 10 miljard jaar oud is.

"Deze bevinding lost een mysterie op, " zegt hoofdauteur Dr. Sanjib Sharma van ASTRO-3-D en de Australische Universiteit van Sydney.

"Eerdere gegevens over de leeftijdsverdeling van sterren in de schijf kwamen niet overeen met de modellen die waren gemaakt om het te beschrijven, maar niemand wist waar de fout lag:in de gegevens of de modellen. Nu zijn we er vrij zeker van dat we het hebben gevonden."

De Melkweg bestaat - net als veel andere spiraalstelsels - uit twee schijfachtige structuren, dik en dun genoemd. De dikke schijf bevat slechts ongeveer 20 procent van de totale sterren van de Melkweg, en, op basis van zijn verticale wallen en samenstelling, wordt beschouwd als de oudste van het paar.

Om erachter te komen hoeveel ouder, Dr. Sharma en collega's gebruikten een methode die bekend staat als asteroseismologie - een manier om de interne structuren van sterren te identificeren door hun oscillaties door sterbevingen te meten.

"De bevingen genereren geluidsgolven in de sterren waardoor ze rinkelen, of trillen, " legt co-auteur Associate Professor Dennis Stello van ASTRO-3-D en de University of New South Wales uit.

"De geproduceerde frequenties vertellen ons dingen over de interne eigenschappen van de sterren, inclusief hun leeftijd. Het is een beetje zoals een viool identificeren als een Stradivarius door te luisteren naar het geluid dat hij maakt."

Deze ouderdomsdatering stelt onderzoekers in staat om in wezen terug te kijken in de tijd en de periode in de geschiedenis van het heelal te onderscheiden waarin de Melkweg werd gevormd; een praktijk die bekend staat als galactische archeologie.

Niet dat de onderzoekers het geluid van sterbevingen echt horen. In plaats daarvan, ze zoeken naar hoe de interne beweging wordt weerspiegeld in veranderingen in helderheid.

"Sterren zijn slechts bolvormige instrumenten vol gas, " zegt Sharma, "maar hun trillingen zijn klein, dus we moeten heel goed kijken.

"De voortreffelijke helderheidsmetingen van Kepler waren daar ideaal voor. De telescoop was zo gevoelig dat hij het dimmen van een autokoplamp had kunnen detecteren als een vlo eroverheen liep."

De gegevens die de telescoop in de vier jaar na de lancering in 2009 aanleverde, vormden een probleem voor astronomen. De informatie suggereerde dat er meer jongere sterren in de dikke schijf waren dan modellen voorspelden.

De vraag waarmee wetenschappers werden geconfronteerd was grimmig:waren de modellen verkeerd, of waren de gegevens onvolledig?

In 2013, echter, Kepler ging kapot, en NASA herprogrammeerde het om te blijven werken aan een verminderde capaciteit - een periode die bekend werd als de K2-missie. Het project omvatte het observeren van veel verschillende delen van de lucht gedurende 80 dagen per keer.

De eerste tranche van deze gegevens vertegenwoordigde een rijke nieuwe bron voor Dr. Sharma en collega's van Macquarie University, Australische Nationale Universiteit, Universiteit van New South Wales en de Universiteit van West-Australië. Ze werden in hun analyse vergezeld door anderen van instellingen in de VS, Duitsland, Oostenrijk, Italië, Denemarken, Slovenië en Zweden.

Een nieuwe spectroscopische analyse onthulde dat de chemische samenstelling die in de bestaande modellen voor sterren in de dikke schijf was verwerkt, verkeerd was, die de voorspelling van hun leeftijd beïnvloedden. Hiermee rekening houdend, de onderzoekers ontdekten dat de waargenomen asteroseismische gegevens nu "uitstekend overeenkwamen" met modelvoorspellingen.

De resultaten bieden een sterke indirecte verificatie van de analytische kracht van asteroseismologie om leeftijden, zegt professor Stello.

Hij voegde eraan toe dat aanvullende gegevens van K2 die nog moeten worden geanalyseerd, gecombineerd met nieuwe informatie verzameld door NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), zal resulteren in nauwkeurige schattingen voor de leeftijden van nog meer sterren in de schijf en dit zal ons helpen de vormingsgeschiedenis van de Melkweg te ontrafelen.