science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het interieur van sterren

Een illustratie van vibratiemodi in de zon. Astronomen hebben de TESS-missie gebruikt om voor het eerst stellaire oscillaties in tussenliggende massasterren te bestuderen. Krediet:Kosovichev et al., Structuur en rotatie van het zonne-interieur:eerste resultaten van het MDI Medium-L-programma

Het interieur van sterren zijn grotendeels mysterieuze gebieden omdat ze zo moeilijk direct waar te nemen zijn. Ons gebrek aan begrip over de fysieke processen daar, zoals rotatie en het mengen van heet gas, introduceert aanzienlijke onduidelijkheid over hoe sterren schijnen en hoe ze evolueren. Stellaire oscillaties, gedetecteerd door helderheidsschommelingen, bieden een manier om deze ondergrondse regio's te onderzoeken. In de zon, deze trillingen zijn het gevolg van drukgolven die worden gegenereerd door turbulentie in de bovenste lagen (de lagen die worden gedomineerd door convectieve gasbewegingen). Helioseismologie is de naam die wordt gegeven aan de studie van deze oscillaties in de zon, en astroseismologie is de term die wordt gebruikt voor andere sterren.

Astronomen hebben lange tijd sterke variaties in helderheid ontdekt in andere sterren, bijvoorbeeld de klasse van Cepheïde veranderlijke sterren gebruikt om de kosmische afstandsschaal te kalibreren, maar de kleine zonne-achtige oscillaties aangedreven door convectie nabij het oppervlak van de ster zijn veel moeilijker te zien. In de laatste paar decennia, ruimtetelescopen hebben met succes astroseismologie toegepast op sterren van het zonnetype die zich uitstrekken over vele stadia van het stellaire leven. CfA-astronoom Dave Latham was lid van een groot team van astronomen die de nieuwe TESS-datasets (Transiting Exoplanet Survey Satellite) gebruikten om het interieur te bestuderen van de klasse van sterren met middelzware massa die bekend staan ​​als δ Sct- en γ Dor-sterren. Deze sterren zijn massiever dan de zon, maar niet groot genoeg om zeer snel door hun waterstofbrandstof heen te branden en als supernova te sterven. Pulsaties komen over het algemeen voornamelijk voort uit een van de twee processen, die gedomineerd door druk (waar de gasdruk verstoringen herstelt) of door zwaartekracht (waar het drijfvermogen dat doet). In deze middelzware sterren kunnen beide processen belangrijk zijn, met pulsaties met typische perioden van ongeveer zes uur. De complexiteit van de gecombineerde processen, onder andere, resulteert in deze sterren met middelmatige massa die in een ware dierentuin van variabiliteitstypes komen, en deze variëteit biedt astronomen meer manieren om modellen van stellaire interieurs te testen.

De astronomen analyseerden TESS-gegevens van 117 van deze sterren met behulp van waarnemingen die om de twee minuten werden gedaan; nauwkeurige afstanden tot de sterren (en dus nauwkeurige lichtsterkten) werden verkregen uit Gaia-satellietmetingen. Het team was voor het eerst in staat om pulsatiemodellen voor deze sterren te testen en met succes te verfijnen. Ze vonden, bijvoorbeeld, dat gasmenging in de buitenste omhulling een belangrijke rol speelt. Ze zagen ook veel hoogfrequente pulsators, waardoor veelbelovende doelen voor toekomstige studies worden geïdentificeerd. niet in de laatste plaats, ze toonden aan dat de TESS-missie een ongekend potentieel heeft, niet alleen voor het bestuderen van exoplaneten, maar ook voor het verbeteren van ons begrip van sterren met een gemiddelde massa.