Zvijezdani potresi – ogromne vibracije uzrokovane pucanjem mjehurića plina koji se šire kroz tijela mnogih zvijezda – mogu otkriti mnogo više informacija o historijii unutrašnjem funkcioniranju zvijezda nego što su naučnici mislili.
U novom istraživanju objavljenom u časopisu Nature, analizirali smo frekvencijske potpise zvijezdanih potresa na širokom rasponu divovskih zvijezda u zvjezdanom skupu M67, gotovo 3.000 svjetlosnih godina udaljenom od Zemlje.
Koristeći opservacije Keplerovog svemirskog teleskopa iz K2 misije, imali smo rijetku priliku pratiti evoluciju zvijezda tokom većine njihovog putovanja kroz divovsku fazu zvjezdane životne cikluse, piše Science Alert.
Pri tome smo otkrili da ove zvijezde ostaju "zaglavljenje na istom dijelu svoje melodije" kada njihova burna vanjska površina dosegne osjetljiv region duboko unutar zvijezde.
Ovo otkriće otkriva novi način razumijevanja povijesti zvijezda – i cijele galaksije.
Zvuk zvijezdanih potresa
Zvijezdani potresi javljaju se u većini zvijezda (poput našeg Sunca) koje imaju mjehuričnu vanjsku površinu, poput lonca kipuće vode. Mjehurići vrućeg plina rastu i pucaju na površini, šaljući valove kroz cijelu zvijezdu, uzrokujući njezinu vibraciju na specifične načine.
Ove vibracije, koje se javljaju na određenim "rezonantnim frekvencijama", možemo detektirati tražeći suptilne varijacije u svjetlini zvijezde. Studirajući frekvencije svake zvijezde u skupini, zvanom skup, možemo "slušati" jedinstvenu "melodiju" skupa.
Naše istraživanje izaziva prethodne pretpostavke o rezonantnim frekvencijama u divovskim zvijezdama, otkrivajući da one nude dublje uvide u unutrašnjost zvijezda nego što se prije mislilo. Štoviše, naše istraživanje otvorilo je nove načine za dešifriranje historije naše Galaksije.
Melodija zvjezdanog skupa
Astronomi već dugo nastoje razumjeti kako zvijezde poput našeg Sunca evoluiraju tokom vremena.
Jedan od najboljih načina za to je proučavanje skupina – grupa zvijezda koje su nastale zajedno i dijele istu dob i sastav. Skupina zvijezda pod nazivom M67 privukla je veliku pažnju jer sadrži mnoge zvijezde sa sličnim kemijskim sastavom kao Sunce.
Kao što nam potresi pomažu u proučavanju unutrašnjosti Zemlje, zvijezdani potresi otkrivaju što se nalazi ispod površine zvijezde. Svaka zvijezda "pjeva" melodiju, čije frekvencije određuju njezina unutrašnja struktura i fizička svojstva.
Veće zvijezde stvaraju dublje, sporije vibracije, dok manje zvijezde vibriraju višim tonovima. A nijedna zvijezda ne svira samo jedan ton – svaka rezonira s punim spektrom zvukova iz svoje unutrašnjosti.
Iznenađujući potpis
Među ključnim frekvencijskim potpisima je tzv. mali razmak – skup rezonantnih frekvencija koje su prilično blizu zajedno. U mlađim zvijezdama, poput Sunca, ovaj potpis može pružiti tragove o tome koliko još vodika zvijezda ima za sagorijevanje u svom jezgru.
U crvenim divovima situacija je drugačija. Ove starije zvijezde su potrošile sav vodik u svojim jezgrama, koji su sada inertni.
Međutim, fuzija vodika nastavlja se u ljusci oko jezgre. Dugo se smatralo da mali razmaci u takvim zvijezdama nude malo novih informacija.
Zastoj u notama
Kada smo izmjerili male razmake zvijezda u M67, bili smo iznenađeni vidjevši da su otkrili promjene u unutrašnjim fuzijskim regijama zvijezde.
Kako se ljuska koja sagorijeva vodik zgušnjavala, razmaci su se povećavali. Kada se ljuska pomaknula prema unutra, smanjivali su se.
Zatim smo pronašli nešto drugo iznenađujuće: u određenoj fazi, mali su razmaci stali. Bilo je to kao da gramofon preskoči na notu.
Otkrili smo da ovaj zastoj nastaje u određenoj fazi života divovske zvijezde – kada njezina vanjska ovojnica, "kipuća" površina koja prenosi toplinu, postane tako duboka da čini oko 80% mase zvijezde. U tom trenutku unutrašnja granica ovojnice doseže izuzetno osjetljiv region zvijezde.
Ova granica je izuzetno burna, a brzina zvuka naglo se mijenja kroz nju – i ta nagla promjena utječe na to kako zvučni valovi putuju kroz zvijezdu. Također smo otkrili da je učestalost zastoja posebno određena masom i kemijskim sastavom zvijezde.
Ovo nam daje novi način za prepoznavanje zvijezda u ovoj fazi i poboljšanje preciznosti u procjeni njihovih starosti.
Historija galaksije
Zvijezde su poput fosilnih zapisa. One nose otisak okruženja u kojem su nastale, a proučavanjem njih možemo sastaviti priču o našoj galaksiji.
Mliječni Put je rasla spajanjem s manjim galaksijama, stvarajući zvijezde u različitim vremenima u različitim regijama. Bolje procjene starosti širom galaksije pomažu nam rekonstruirati ovu povijest u većim detaljima.
Grupe poput M67 također pružaju uvid u budućnost našeg vlastitog Sunca, nudeći uvid u promjene koje će doživjeti kroz milijarde godina.
Ovo otkriće daje nam novi alat – i novi razlog da se vratimo podacima koje već imamo. S godinama seizmičkih opservacija širom Mliječnog Puta, sada se možemo vratiti tim zvijezdama i "slušati" opet, ovog puta znajući što treba slušati.
