К сожалению, доступные сегодня возможности не позволяют нам заглянуть внутрь звезд. Поэтому астрономы используют специальные методики, чтобы больше узнать о строении светил: они анализируют колебания звезд. Благодаря такому подходу, группе исследователей удалось определить внутреннюю структуру двух звезд.
До самого ядра. Художественное изображение недр звезды, как оно было определено вследствие изучения колебаний на ее поверхности.
Наше Солнце, как и многие другие звезды, испытывает колебания, которые распространяют внутри звезды звуковые волны. А их частоты, в свою очередь, отражаются на свете звезд. Подобно сейсмологам на Земле, определяющим по анализам землетрясений внутреннюю структуру нашей планеты, астрономы с помощью астросейсмологии по частотам звуковых волн изучают свойства и характеристики звезд. Тщательнейший анализ этих частот позволил команде Эрл Беллингер и Саскии Хекккер из Института исследований Солнечной системы имени Макса Планка, что в немецком Геттингене, впервые определить внутреннюю структуру двух чужих звезд.
Эти две звезды создают двойную систему 16 Лебедя (16 Лебедя а и 16 Лебедя b), и они очень похожи на наше Солнце. «По причине их небольшой по космическим меркам удаленности всего в 70 световых лет они видятся нами относительно яркими, что делает их максимально пригодными для нашего аналитического метода», - говорит Беллингер. - «До сих пор внутреннее строение звезд нам было известно лишь на основании моделей. И вот теперь нам удалось напрямую измерить внутреннее строение звезд».
Чтобы исследовать «внутренности» светил, различные модели развития звезд подгонялись и согласовывались до тех пор, пока наиболее успешная из них не подошла наилучшим образом к измеренному диапазону частот. Так как эти модели не содержали полной физической информации, они в ряде аспектов значительно отличались от фактически наблюдаемого спектра частот. Исходя из этого, Беллингер и Хеккер решились на так называемый инверсный способ. При этом они шли обратным путем, то есть выводили из полученных частот локальные свойства звездных недр. Такой метод менее зависим от теоретических предположений, но требует точных и полных данных измерений, а также очень затратен в математическом смысле.
Инверсный метод показал, что скорость звука в центральных областях обеих звезд оказалась большей, чем это предполагали модели. «В 16 Лебедя b такое отличие может объясняться разницей вследствие коррекции массы и размеров звезды», - говорит Беллингер. Что же касается 16 Лебедя а, то для нее не удалось подобрать соответствующей модели, которая подходила бы под полученные результаты измерений. Возможно, что до сих пор в разрабатываемых моделях развития в недостаточной мере учитывались доселе неизвестные физические феномены.
«В ранней стадии развития звезды, как мы предполагаем, новообразующиеся тяжелые элементы из центральных ее областей перемещались во внешние регионы светила, что отражалось на колебаниях звезды», - продолжает Беллингер. И ученые собираются продолжать такой структурный анализ и на других звездах. «В данных, полученных космическим телескопом Kepler, имеется от десяти до двадцати других звезд, подходящих для такого анализа», - заглядывает в будущее Хеккер. В Институте имени Макса Планка она возглавляет исследовательскую группу под названием «Возраст звезд и галактическое развитие».
Миссия NASA, которая называется TESS (транзитный космический телескоп для съемки экзопланет), а также планируемый к запуску космический телескоп PLATO (планетарные транзиты и колебания звезд) Европейского космического агентства ЕКА будут в будущем собирать более точные данные измерений для этой области исследований. Инверсный метод позволяет получить новые знания, которые помогут в будущем улучшить модели строения звезд. Созданные на их основе новые комплексные модели внесут свой вклад и в более точные предсказания поведения Солнца и других звезд нашей галактики.
О своих успехах ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Astrophysical Journal.
