Звезды вибрируют, создавая своеобразную «музыку», известную как звездотрясения. Эти гигантские вибрации, пронизывающие недра светил, несут в себе ценнейшую информацию об их внутреннем строении, истории и эволюции. Причиной звездотрясений служат лопающиеся пузыри горячего газа, поднимающиеся из бурлящего внешнего слоя звезды — конвективной зоны. Наше Солнце является примером звезды с таким внешним слоем.
Вибрации происходят на определенных «резонансных частотах». Обнаружение этих частот по едва заметным изменениям яркости звезды позволяет ученым заглянуть внутрь нее, подобно тому, как сейсмологи изучают недра Земли по данным о землетрясениях. Этот метод получил название астросейсмология. «Мелодия» или «песня» звезды зависит от ее внутреннего строения и физических свойств.
Частоты вибраций напрямую связаны с размером звезды: более крупные звезды вибрируют медленнее, на более низких частотах («глубокий бас»), в то время как звезды меньшего размера звучат «выше» (более высокие частоты). Важно отметить, что звезды резонируют не на одной ноте, а на целом спектре частот.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, проанализировало частоты звездотрясений у гигантских звезд в звездном скоплении M67. Это скопление находится на расстоянии почти 3000 световых лет от Земли и примечательно тем, что содержит множество звезд с химическим составом, схожим с солнечным, и одинаковым возрастом. Данные для исследования были получены с помощью космического телескопа Kepler в рамках миссии K2, что позволило отследить эволюцию звезд на протяжении большей части их гигантской фазы.
Особое внимание исследователи уделили специфической сигнатуре в спектре частот, известной как «малое расщепление» (small spacing). Это группа резонансных частот, расположенных очень близко друг к другу. У молодых звезд, подобных Солнцу, «малое расщепление» указывает на количество водорода, оставшегося для термоядерного синтеза в ядре.
У красных гигантов — более старых звезд — водород в ядре уже исчерпан, оно становится инертным, а термоядерные реакции происходят в оболочке, окружающей ядро. Ранее считалось, что у таких звезд «малое расщепление» не несет важной новой информации. Однако исследование показало, что эти частоты у красных гигантов меняются: они увеличивались по мере утолщения водородной оболочки и уменьшались, когда она смещалась внутрь.
В ходе измерений «малого расщепления» у звезд в M67 ученые обнаружили неожиданное явление: на определенном этапе эволюции гигантской звезды значения частот переставали изменяться, как будто «пластинка застревала на одной ноте». Это «зависание» происходит, когда внешняя конвективная оболочка звезды («кипящий» слой) становится очень глубокой.
Момент «зависания» наступает, когда масса этой конвективной оболочки достигает примерно 80% от общей массы звезды. В этой точке внутренняя граница оболочки достигает чрезвычайно чувствительной области глубоко внутри звезды.
Эта пограничная область отличается высокой турбулентностью. Из-за этого происходит резкое изменение скорости звука, что, в свою очередь, влияет на распространение звуковых волн — тех самых звездотрясений. Именно это изменение и приводит к «зависанию» частот «малого расщепления».
Обнаруженное «зависание» частоты предоставляет астрономам новый мощный диагностический инструмент. Конкретная частота, на которой происходит остановка изменений, определяется массой и химическим составом звезды. Это позволяет не только идентифицировать звезды, находящиеся на данной специфической стадии эволюции, но и оценивать их возраст с повышенной точностью.
Более точное определение возраста звезд имеет колоссальное значение для реконструкции истории нашей галактики Млечный Путь. Галактика росла, сливаясь с более мелкими галактиками и формируя звезды в разное время и в разных регионах. Звезды, словно «ископаемые летописи», хранят информацию об условиях своего рождения.
Изучение звездных скоплений, таких как M67, содержащих звезды одного возраста и схожего с Солнцем состава, дает возможность заглянуть в будущее нашей собственной звезды. Открытие «застывшей ноты» в музыке звезд предоставляет вескую причину для пересмотра и повторного анализа уже существующих сейсмических данных, собранных телескопами со всего Млечного Пути.
Вибрации происходят на определенных «резонансных частотах». Обнаружение этих частот по едва заметным изменениям яркости звезды позволяет ученым заглянуть внутрь нее, подобно тому, как сейсмологи изучают недра Земли по данным о землетрясениях. Этот метод получил название астросейсмология. «Мелодия» или «песня» звезды зависит от ее внутреннего строения и физических свойств.
Частоты вибраций напрямую связаны с размером звезды: более крупные звезды вибрируют медленнее, на более низких частотах («глубокий бас»), в то время как звезды меньшего размера звучат «выше» (более высокие частоты). Важно отметить, что звезды резонируют не на одной ноте, а на целом спектре частот.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature, проанализировало частоты звездотрясений у гигантских звезд в звездном скоплении M67. Это скопление находится на расстоянии почти 3000 световых лет от Земли и примечательно тем, что содержит множество звезд с химическим составом, схожим с солнечным, и одинаковым возрастом. Данные для исследования были получены с помощью космического телескопа Kepler в рамках миссии K2, что позволило отследить эволюцию звезд на протяжении большей части их гигантской фазы.
Особое внимание исследователи уделили специфической сигнатуре в спектре частот, известной как «малое расщепление» (small spacing). Это группа резонансных частот, расположенных очень близко друг к другу. У молодых звезд, подобных Солнцу, «малое расщепление» указывает на количество водорода, оставшегося для термоядерного синтеза в ядре.
У красных гигантов — более старых звезд — водород в ядре уже исчерпан, оно становится инертным, а термоядерные реакции происходят в оболочке, окружающей ядро. Ранее считалось, что у таких звезд «малое расщепление» не несет важной новой информации. Однако исследование показало, что эти частоты у красных гигантов меняются: они увеличивались по мере утолщения водородной оболочки и уменьшались, когда она смещалась внутрь.
В ходе измерений «малого расщепления» у звезд в M67 ученые обнаружили неожиданное явление: на определенном этапе эволюции гигантской звезды значения частот переставали изменяться, как будто «пластинка застревала на одной ноте». Это «зависание» происходит, когда внешняя конвективная оболочка звезды («кипящий» слой) становится очень глубокой.
Момент «зависания» наступает, когда масса этой конвективной оболочки достигает примерно 80% от общей массы звезды. В этой точке внутренняя граница оболочки достигает чрезвычайно чувствительной области глубоко внутри звезды.
Эта пограничная область отличается высокой турбулентностью. Из-за этого происходит резкое изменение скорости звука, что, в свою очередь, влияет на распространение звуковых волн — тех самых звездотрясений. Именно это изменение и приводит к «зависанию» частот «малого расщепления».
Обнаруженное «зависание» частоты предоставляет астрономам новый мощный диагностический инструмент. Конкретная частота, на которой происходит остановка изменений, определяется массой и химическим составом звезды. Это позволяет не только идентифицировать звезды, находящиеся на данной специфической стадии эволюции, но и оценивать их возраст с повышенной точностью.
Более точное определение возраста звезд имеет колоссальное значение для реконструкции истории нашей галактики Млечный Путь. Галактика росла, сливаясь с более мелкими галактиками и формируя звезды в разное время и в разных регионах. Звезды, словно «ископаемые летописи», хранят информацию об условиях своего рождения.
Изучение звездных скоплений, таких как M67, содержащих звезды одного возраста и схожего с Солнцем состава, дает возможность заглянуть в будущее нашей собственной звезды. Открытие «застывшей ноты» в музыке звезд предоставляет вескую причину для пересмотра и повторного анализа уже существующих сейсмических данных, собранных телескопами со всего Млечного Пути.