Bir yıldızın yüzey ağırlığını ölçmek için basit ama zarif bir yöntem keşfedildi. Bir gökbilimciler ekibi tarafından geliştirilen ve Vanderbilt Fizik ve Astronomi Profesörü Keivan Stassun tarafından yönetilen bu yeni teknik bir yıldızın “titremesini” ölçer.
Yüzde 50 ila yüzde 200 arasında değişen bir belirsizlikle, gökbilimciler, bir yıldızın yüzey ağırlığını oyun alanını düzleştirecek yeni bir yol ölçmek için istekliydiler. Farklı mesafelerde çok çeşitli yıldızlar için geliştirilmiş rakamlar elde ederek, bu yeni yöntem belirsizlik rakamını yarıya indirebilir.
“Bir yıldızın yüzey çekimini öğrendikten sonra, kütlesini, boyutunu ve diğer önemli fiziksel özelliklerini belirlemek için sadece bir ölçüm daha elde etmeniz gerekir, elde edilmesi oldukça kolay olan sıcaklık,” dedi Stassun.
Berkeley California Üniversitesi'nde astronomi profesörü Gibor Basri, çalışmaya katkıda bulunan “Yıldız yüzey ağırlıklarının iyi ölçülmesi her zaman zor bir iş olmuştur” diye ekledi. “Bu yüzden bir yıldızın ışığının hafif titremesinin bunu yapmak için nispeten kolay bir yol sağladığını bulmak çok hoş bir sürpriz.”
Şu anda yıldız yüzey çekimini nasıl ölçüyoruz? Gökbilimciler şimdiye kadar üç yönteme dayanıyordu: fotometrik, spektroskopik ve asterozizm. “Titreme yöntemi” olarak bilinen bu yeni ölçüm yöntemi, önceki yöntemlerden çok daha basittir ve aslında ikisinden daha doğrudur. Şu anda kabul edilen üç yönteme de göz atalım…
Fotometri için, bir yıldızın çeşitli renklerde ne kadar parlak parladığına bakar. Bir grafik gibi, bu desenler kimyasal bileşimi, sıcaklığı ve yüzey çekimini gösterir. Soluk yıldızlarda kullanılabilen fotometrik verilerin gözlemlenmesi kolaydır, ancak çok doğru değildir. Yüzde 90 ila 150 arasında bir belirsizlikle değişir. Fotometrik gözlemlere benzer şekilde, spektroskopik teknik renge bakar, ancak yıldız atmosferinin temel emisyonlarına çok daha yakından bakar. Yüzde 25 ila 50 arasında daha düşük bir belirsizlik oranına sahip olsa da, daha parlak yıldızlar ile sınırlıdır. Bir barkod gibi, yüzey yerçekimini spektral çizgilerin ne kadar geniş göründüğünü ölçer: yüksek yerçekimi birbirinden yayılırken, daha düşük yerçekimi dardır. Asterozizmolojide, doğruluk sadece yüzde birkaçına kadar keskinleşir, ancak ölçümlerin elde edilmesi zordur ve yakındaki parlak yıldızlarla sınırlıdır. Bu teknikte, yıldız içi içinden geçen ses ölçülür ve yüzey yerçekimi ile ilişkili spesifik frekanslar belirlenir. Dev yıldızlar doğal olarak düşük bir perdede titreşir, küçük yıldızlar ise yüksek bir perdede yankılanır. Küçük bir çanın jingle'ının aksine büyük bir zilin gong'unu düşünün.
Peki, titreme nedir? Titreme yönteminde, yıldızın parlaklıktaki farklılıkları ölçülür - özellikle sekiz veya daha az saat içinde meydana gelen varyasyonlar. Bu varyasyonlar, yıldız yüzeyini kaplayan “hücrelerin” birbirine bağlanması olan yüzey granülasyonuna bağlı gibi görünmektedir. Bu bölgeler aşağıdan yükselen gaz kolonlarından oluşur. Yüksek yüzey çekimine sahip olan yıldızlar için, granülasyon daha ince görünür ve daha hızlı titreşir, düşük yüzey çekimine sahip yıldızlar ise kaba granülasyon gösterir ve yavaşça titrer. Kayıt titremesi basit bir işlemdir, temel bir ölçüm oluşturmak için sadece beş satır bilgisayar kodu içerir. Kolaylığı ve basitliği sayesinde, sadece veri elde etme masrafını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda çok sayıda yıldızın yüzey ağırlığını ölçmek için gereken çabayı da ortadan kaldırır.
“Spektroskopik yöntemler ameliyat gibidir. Analiz titiz ve ilgili ve çok ince taneli ”dedi. “Titreşim daha çok ultrason gibidir. Probu sadece yüzey etrafında çalıştırıyorsunuz ve ne görmeniz gerektiğini görüyorsunuz. Ancak teşhis gücü - en azından yerçekimini ölçmek amacıyla - daha iyi olmasa bile iyidir. ”
Titreme yöntemi doğru mu? Asterozizmoloji ile ölçümleri yan yana koyarak araştırmacılar, hem spektroskopik hem de fotometrik sonuçlardan daha iyi bir belirsizlik faktörünün yüzde 25'in altında olduğunu belirlediler. Tek kötü özelliği, uzun süreler boyunca alınan hassas verileri talep etmesidir. Bununla birlikte, özel bir araç olan Kepler, geri dönüştürülebilecek çok miktarda bilgi sağlamıştır. Gezegen dışı gezegenler için izlenen on binlerce yıldız gözlemi sayesinde, Kepler verileri gelecekteki titreşim sınavları için kolayca elde edilebilir.
Lehigh Üniversitesi fizik profesör yardımcısı Joshua Pepper, “Kepler'den gelen verilerin mükemmel hassasiyeti yıldızların yüzeylerindeki çalkalama ve dalgaları izlememizi sağlıyor. “Bu davranış, bir yıldızın parlaklığında birkaç saatlik zaman ölçeğinde ince değişikliklere neden olur ve bize bu yıldızların evrimsel yaşamlarında ne kadar uzakta olduklarını ayrıntılı bir şekilde anlatır.”
Titreme nasıl keşfedildi? Yüksek lisans öğrencisi Fabienne Bastien, Kepler verilerini incelemek için özel görselleştirme yazılımı kullanırken biraz farklı bir şey fark eden ilk kişi oldu. Vanderbilt gökbilimcileri tarafından geliştirilen bu yazılım başlangıçta büyük, çok boyutlu astronomi veri kümelerini araştırmak için tasarlandı. (Bu keşfi etkinleştiren, Filtergraph adı verilen veri görselleştirme aracı herkese açıktır.)
Bastien, “Yıldızların manyetik alanlarının gücü ile ilişkili bir şey arayan çeşitli parametreler planlıyordum” dedi. “Bulamadım, ancak belirli titreme modelleri ile yıldızların yerçekimi arasında ilginç bir ilişki buldum.”
Bastien daha sonra keşfini Stassun'a bildirdi. Eşit derecede meraklı olan çift, yüzlerce güneş benzeri yıldızın arşivlenmiş Kepler ışık eğrileri üzerinde yeni yöntemi denemeye karar verdi. Haber bültenine göre, herhangi bir yıldızın ortalama parlaklığını titreşim yoğunluğuna göre haritaladıklarında, bir desen fark ettiler. “Yıldızlar yaşlandıkça, genel varyasyonları yavaş yavaş asgariye düşer. Bu kolayca anlaşılabilir, çünkü bir yıldızın dönüş hızı zaman içinde kademeli olarak azalır. Yıldızlar bu minimum seviyeye yaklaştıkça titreşimleri karmaşıklıkta büyümeye başlar - bu, gökbilimcilerin “çatırtı” olarak etiketledikleri bir özelliktir. Titreşimsiz zemin olarak adlandırdıkları bu noktaya ulaştıklarında, yıldızlar hayatlarının geri kalanı için bu düşük değişkenliği koruyor gibi görünmektedir, ancak yıldızlar kırmızı dev yıldızlar olarak hayatlarının sonuna yaklaştıkça tekrar büyümektedir. .”
Stassun, “Bu, yıldız evrimine bakmak için ilginç yeni bir yol ve Güneş'in gelecekteki evrimini daha büyük bir perspektife oturtmanın bir yoludur” dedi.
Peki titremeye göre Güneşimizin geleceği nedir? Araştırmacılar Güneş’in ışık eğrisinden örnek aldıklarında, onu “titrek zeminin hemen üzerinde asılı buldular”. Bu ölçüm onları Sol'un “minimum değişkenlik durumuna dönüşeceği ve süreçte lekelerini kaybedeceği” varsayımına götürüyor. Bu nedenle, şu andaki maksimum güneş enerjisi zamanında beklendiği kadar etkinlik görmüyor olabilir miyiz, yoksa bu sadece herhangi bir varsayım yapmak için çok erken olan yeni bir teori mi? Titremenizi arayacağız ve size iki nokta yükselteceğiz ...
Orijinal Hikaye Kaynak: Vanderbilt News Release.
