Wetenschap
De kleinste sterbevingen ooit waargenomen
Op een afstand van 11,9 lichtjaar is Epsilon Indi (ε Indi) een oranje dwergster (ook bekend als K-dwerg) met 71% van de diameter van de zon. Een internationaal team, onder leiding van onderzoeker Tiago Campante van het Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), bestudeerde deze ster met de ESPRESSO-spectrograaf, gemonteerd aan de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory (ESO), en ontdekte de kleinste ‘sterbevingen’. " ooit opgenomen.
Het team gebruikte een techniek genaamd asteroseismologie, die oscillaties in sterren meet. Deze bieden indirecte inkijkjes in het binnenste van sterren, net zoals aardbevingen ons vertellen over het binnenste van de aarde. In ε Indi bedraagt de piekamplitude van de gedetecteerde oscillaties slechts 2,6 centimeter per seconde (ongeveer 14% van de oscillatieamplitude van de zon), waardoor het de kleinste en koelste dwergster is die tot nu toe is waargenomen met bevestigde zonne-achtige oscillaties.
Deze metingen zijn zo nauwkeurig dat de gedetecteerde snelheid lager is dan de gemiddelde snelheid van een luiaard.
‘Het extreme nauwkeurigheidsniveau van deze waarnemingen is een uitmuntende technologische prestatie. Belangrijk is dat deze detectie onomstotelijk aantoont dat nauwkeurige asteroseismologie mogelijk is tot aan koele dwergen met oppervlaktetemperaturen zo laag als 4200 graden Celsius, ongeveer 1000 graden koeler dan het oppervlak van de zon, waardoor ze effectief opengaan. een nieuw domein in observationele astrofysica opzetten", zegt Campante, assistent-professor bij de afdeling natuurkunde en astronomie van de wetenschappelijke faculteit van de universiteit van Porto (DFA-FCUP).
Dit niveau van nauwkeurigheid zou wetenschappers kunnen helpen een al lang bestaand meningsverschil tussen theorie en waarnemingen op te lossen over de relatie tussen de massa en de diameter van deze koele dwergsterren.
"Het is bekend dat sterrenevolutiemodellen de diameter van K-dwergen met 5-15% onderschatten vergeleken met de diameter verkregen uit empirische methoden. De studie van oscillaties in K-dwergen, via asteroseismologie, zal helpen de tekortkomingen van de huidige stellaire modellen te identificeren en zo , verbeter ze om deze discrepantie weg te nemen", legt IA-onderzoeker Margarida Cunha uit.
Deze ‘sterbevingen’ kunnen nu worden gebruikt bij het plannen van de toekomstige PLATO-ruimtetelescoop van de European Space Agency (ESA), een missie waarbij IA sterk betrokken is. De oscillatie-amplitudes die in dit onderzoek worden gemeten, kunnen worden omgezet in amplitudes in de fotometrie, zoals ze zullen worden gemeten door PLATO. Dit is een belangrijk stukje informatie om de seismische opbrengst van PLATO, die naar verwachting in 2026 wordt gelanceerd, nauwkeurig te kunnen voorspellen.
Ondanks enige aanvankelijke scepsis dat de detectie van dergelijke oscillaties buiten het bereik van onze huidige instrumentele mogelijkheden zou kunnen liggen, legt Mário João Monteiro (IA &DFA-FCUP) uit:“Naast het detecteren van de aanwezigheid van zonne-achtige oscillaties in ε Indi, hebben we nu Ik hoop de oscillaties te gebruiken om de complexe fysica van de oppervlaktelagen in K-dwergen te bestuderen. Deze sterren zijn koeler en actiever dan onze zon, waardoor ze belangrijke laboratoria zijn voor het onderzoeken van belangrijke verschijnselen die plaatsvinden in hun oppervlaktelagen en die we nog niet hebben bestudeerd. detail in andere sterren."
Over waarom het team ESPRESSO gebruikte, zei Nuno Cardoso Santos (IA &DFA-FCUP), leider van de onderzoeksgroep "Towards the detectie and characterization of other Earths" bij IA:"Een internationaal consortium, mede geleid door IA, heeft de ESPRESSO-spectrograaf De belangrijkste doelstellingen van ESPRESSO zijn het detecteren en karakteriseren van planeten met een lage massa die in een baan om andere sterren draaien, en het bestuderen van de variabiliteit van de fysische constanten van de natuur. kunstwetenschappelijke cases."
Omdat oranje dwergsterren en hun planetenstelsels een zeer lange levensduur hebben, zijn ze onlangs een belangrijk aandachtspunt geworden in de zoektocht naar bewoonbare werelden en buitenaards leven.
-
Diagram van de sterradius versus de effectieve temperatuur, met de nadruk op seismische detecties van Kepler- en TESS-fotometriecampagnes (blauwe cirkels) en radiale snelheidscampagnes (rode diamanten). De stippellijnen bakenen de spectraalklassen van de sterren af. Credit:Campante et al., 2024 -
Infographics waarin de oranje (K-dwerg)ster ε Indi wordt vergeleken met de zon. Credit:Paulo Pereira (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
Dit resultaat toont aan dat de kracht van asteroseismologie nu potentieel kan worden gebruikt bij de gedetailleerde karakterisering van dergelijke sterren en hun bewoonbare planeten, met werkelijk verstrekkende gevolgen. Bovendien kan de precieze bepaling van de leeftijden van nabijgelegen koele dwergen, mogelijk gemaakt door asteroseismologie, van cruciaal belang zijn bij het interpreteren van biosignaturen in direct in beeld gebrachte exoplaneten.
"Elke keer dat we een nieuw venster op de natuur openen, drijven nieuwe verrassingen ons tot nieuwe, onverwachte ontdekkingen. ε Indi heeft de belofte zo'n venster te zijn met een helder uitzicht", zegt Mário João Monteiro.
Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy &Astrophysics .