Korzystając ze spektrografu ESPRESSO zespół astronomów wykrył najmniejsze „trzęsienia gwiazdy”, jakie kiedykolwiek zarejestrowano.
Epsilon Indi, (ε Indi) pomarańczowy karzeł znajdujący się 11,9 lat świetlnych od nas, ma średnicę równą 71% średnicy Słońca. Zespół naukowców pod kierownictwem Tiago Campante z Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) zbadał tę gwiazdę za pomocą spektrografu ESPRESSO zamontowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) i wykrył najmniejsze „trzęsienia gwiazdy”, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.
Zespół badawczy wykorzystał technikę zwaną asterosejsmologią, która polega na pomiarze drgań gwiazd. Dzięki temu można uzyskać pośredni wgląd w ich wnętrze, podobnie jak trzęsienia ziemi dostarczają nam informacji o wnętrzu Ziemi. W przypadku ε Indi amplituda szczytowa zmierzonych oscylacji wynosi zaledwie 2,6 cm/s (około 14% oscylacji obserwowanych na Słońcu), co czyni ją najmniejszym i najchłodniejszym karłem, u którego do tej pory potwierdzono oscylacje podobne do słonecznych.
Pomiary te są tak precyzyjne, że wykryta prędkość jest mniejsza niż prędkość leniwca! Niezwykła precyzja tych obserwacji jest wyjątkowym osiągnięciem technologicznym. Co ważne, ta detekcja ostatecznie pokazuje, że precyzyjna asterosejsmologia jest możliwa aż do chłodnych karłów o temperaturach powierzchniowych tak niskich jak 4200 K, około 1000 K niższa niż powierzchnia Słońca, skutecznie otwierając nową dziedzinę w astrofizyce obserwacyjnej – powiedział Campante, współautor artykułu.
Taki poziom precyzji może pomóc naukowcom rozstrzygnąć długotrwały spór między teorią a obserwacjami dotyczący relacji między masą a średnicą tych chłodnych karłów. Wiadomo, że modele ewolucji gwiazd zaniżają średnicę karłów typu K o 5-15% w porównaniu ze średnicą uzyskaną metodami empirycznymi. Badanie oscylacji karłów typu K za pomocą asterosejsmologii pomoże zidentyfikować niedociągnięcia obecnych modeli gwiazdowych, a tym samym je ulepszyć, aby wyeliminować tę rozbieżność – powiedziała badaczka IA Margarida Cunha.
Te „trzęsienia gwiazd” można teraz wykorzystać do planowania przyszłego teleskopu kosmicznego PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej. Amplitudy oscylacji zmierzone w tym badaniu można przeliczyć na amplitudy w fotometrii, ponieważ będą one mierzone przez PLATO, co jest kluczową informacją pomagającą dokładnie przewidzieć wydajność sejsmiczną PLATO, którego start zaplanowano na 2026 rok.
Pomimo początkowego sceptycyzmu, że wykrycie takich oscylacji może być poza zasięgiem naszych obecnych możliwości instrumentalnych, Mário João Monteiro (IA & DFA-FCUP) wyjaśnił, że po wykryciu obecności oscylacji podobnych do słonecznych w ε Indi, teraz mam nadzieję wykorzystać oscylacje do badania złożonej fizyki warstw powierzchniowych karłów typu K. Gwiazdy te są chłodniejsze i bardziej aktywne niż nasze Słońce, co czyni je ważnymi laboratoriami do badania kluczowych zjawisk zachodzących w ich warstwach powierzchniowych, których jeszcze nie badaliśmy szczegółowo w innych gwiazdach.
O tym, dlaczego zespół wykorzystał ESPRESSO, Nuno Cardoso Santos (IA & DFA-FCUP), lider grupy badawczej Towards the detection and characterization of other Earths w IA, powiedział: Spektrograf ESPRESSO został opracowany przez międzynarodowe konsorcjum. Głównym celem ESPRESSO jest wykrywanie i charakteryzowanie planet o niskiej masie krążących wokół innych gwiazd oraz badanie zmienności stałych fizycznych przyrody. Wynik ten pokazuje potencjał spektrografu ESPRESSO do badania innych najnowocześniejszych przypadków naukowych.
Ponieważ pomarańczowe karły i ich układy planetarne mają bardzo długą żywotność, stały się ostatnio głównym celem poszukiwań światów nadających się do zamieszkania i życia pozaziemskiego. Wynik ten pokazuje, że moc asterosejsmologii może być teraz potencjalnie wykorzystana do szczegółowej charakterystyki takich gwiazd i ich planet nadających się do zamieszkania, z naprawdę daleko idącymi implikacjami. Co więcej, precyzyjne określenie wieku pobliskich chłodnych karłów, możliwe dzięki asterosejsmologii, może mieć kluczowe znaczenie w interpretacji sygnatur biologicznych na bezpośrednio zobrazowanych egzoplanetach.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Tiniest “starquakes” ever detected
- Expanding the frontiers of cool-dwarf asteroseismology with ESPRESSO
Źródło: Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
Na ilustracji: Wizja artystyczna fal dźwiękowych o różnych częstotliwościach przemieszczających się po wewnętrznych warstwach gwiazdy. Źródło: Tania Cunha (Planetário do Porto - Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço
