Внутреннее пространство звезд в большей своей части представляет для современной науки загадку, так как заглянуть туда невероятно сложно. Недостаток наших знаний о происходящих там физических процессах, таких как циркуляция и перемешивание горячих газов, приводит к значительной неясности в отношении того, как звезды светятся и как они развиваются. Колебания звезд, которые фиксируются из-за изменений яркости, как раз и дают возможность исследовать эти области под поверхностью звезды.
Рисунок модели, которая визуализирует вибрации на Солнце. © Kosovichev et al., Structure and Rotation of the Solar Interior: Initial Results from the MDI Medium-L Program
На Солнце эти колебания происходят из-за волн давления от турбулентности в его внешних слоях - слоях, в которых преобладают конвективные движения газов. Исследованием таких колебаний на Солнце занимается наука гелиосейсмология; то же самое в отношении других звезд называется астеросейсмология.
Астрономы уже давно наблюдали сильные изменения яркости у других звезд, например, у звезд типа цефеид, которые используются в науке для калибровки шкалы космических расстояний. Но вот небольшие колебания, похожие на солнечные, вызванные конвекцией вблизи поверхности звезды, наблюдать гораздо труднее. В последние десятилетия космические телескопы успешно применяют астеросейсмологами к подобным Солнцу звездам, которые находятся на различных этапах своей звездной жизни.
Астроном Дейв Лэтэм из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) был членом большой команды астрономов, которые использовали новые базы данных космической обсерватории Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), чтобы исследовать внутреннюю часть звезд средней массы класса δ-Sct и класса γ-Dor. Эти звезды более массивны, чем Солнце, но недостаточно велики, чтобы быстро исчерпать водород и умереть, взорвавшись сверхновыми. В основном, пульсации возникают в результате одного из двух процессов, в которых преобладают давление или гравитация.
При этом в таких звездах с умеренными массами важными могут оказываться оба процесса, что ведет к типичным периодам пульсаций около шести часов. А сложность комплексных процессов и других условий является причиной существования множества различных типов таких средних звезд. Но это разнообразие дает астрономам возможность применять и другие способы проверки моделей, которые визуализируют звезды изнутри.
Астрономы проанализировали данные TESS по 117 звездам этих типов, используя наблюдения, которые обновлялись каждые две минуты. При этом точные расстояния до звезд (и, следовательно, точные данные о светимости) были получены из измерений спутника Gaia. Команда впервые смогла полностью протестировать и успешно доработать модели пульсаций этих звезд.
Например, они обнаружили, что важную роль играет газовая смесь во внешней оболочке звезды. Они также обнаружили много пульсаторов с более высокой частотой, определив таким образом перспективные цели для будущих исследований. Наконец, что не менее важно, они показали, что миссия TESS не только обладает огромным потенциалом в изучении экзопланет, но также способствует совершенствованию наших знаний о внутреннем строении звезд средней массы.
0
