Κάποτε, οι επιστήμονες πίστευαν ότι η Γη, η Σελήνη και όλοι οι άλλοι πλανήτες του Ηλιακού μας Συστήματος ήταν τέλειες σφαίρες. Το ίδιο ίσχυε και για τον Ήλιο, τον οποίο θεωρούσαν ότι ήταν η ουράνια σφαίρα που ήταν η πηγή όλης της ζεστασιάς και της ενέργειάς μας. Αλλά όπως έδειξαν ο χρόνος και η έρευνα, ο Ήλιος απέχει πολύ από το να είναι τέλειος. Εκτός από τις ηλιακές κηλίδες και τις ηλιακές εκλάμψεις, ο Ήλιος δεν είναι εντελώς σφαιρικός.
Για κάποιο διάστημα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι αυτό συνέβαινε και με άλλα αστέρια. Λόγω ορισμένων παραγόντων, όλα τα αστέρια που είχαν μελετηθεί προηγουμένως από αστρονόμους φάνηκε να παρουσιάζουν κάποια διόγκωση στον ισημερινό (δηλαδή πλάστιξη). Ωστόσο, σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε από μια ομάδα διεθνών αστρονόμων, φαίνεται τώρα ότι ένα αστέρι που περιστρέφεται αργά, που βρίσκεται 5000 έτη φωτός μακριά, είναι τόσο κοντά στο σφαιρικό όσο έχουμε δει ποτέ!
Μέχρι τώρα, η παρατήρηση αστεριών περιοριζόταν μόνο σε μερικά από τα πιο γρήγορα περιστρεφόμενα κοντινά αστέρια και ήταν δυνατή μόνο μέσω συμβολομετρία . Αυτή η τεχνική, η οποία χρησιμοποιείται συνήθως από τους αστρονόμους για να λάβουν εκτιμήσεις αστρικού μεγέθους, βασίζεται σε πολλαπλά μικρά τηλεσκόπια που λαμβάνουν ηλεκτρομαγνητικές μετρήσεις σε ένα αστέρι. Αυτές οι πληροφορίες στη συνέχεια συνδυάζονται για να δημιουργηθεί μια εικόνα υψηλότερης ανάλυσης που θα μπορούσε να ληφθεί από ένα μεγάλο τηλεσκόπιο.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για έναν Σείριο, ένα λευκό αστέρι της κύριας ακολουθίας τύπου Α. Πιστώσεις: NASA, ESA και G. Bacon (STScI)
Ωστόσο, πραγματοποιώντας αστεροσεισμικές μετρήσεις ενός κοντινού αστεριού, μια ομάδα αστρονόμων – από Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ , ο Πανεπιστήμιο του Τόκιο , και Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης του Άμπου Ντάμπι (NYUAD) – μπόρεσαν να πάρουν μια πολύ πιο ακριβή ιδέα για το σχήμα του. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν σε μια μελέτη με τίτλο ' Σχήμα ενός αργά περιστρεφόμενου αστεριού που μετριέται με την αστεροσεισμολογία », που εμφανίστηκε πρόσφατα στο Αμερικανική Ένωση για την Προώθηση της Επιστήμης .
Ο Laurent Gizon, ερευνητής στο Ινστιτούτο Max Planck, ήταν ο κύριος συγγραφέας της εργασίας. Όπως εξήγησε τη μεθοδολογία της έρευνάς τους στο Universe Today μέσω email:
«Η νέα μέθοδος που προτείνουμε σε αυτό το άρθρο για τη μέτρηση των αστρικών σχημάτων, η αστεροσεισμολογία, μπορεί να είναι αρκετές τάξεις μεγέθους πιο ακριβής από την οπτική συμβολομετρία. Ισχύει μόνο για αστέρια που ταλαντώνονται σε μακρόβιους μη ακτινωτούς τρόπους. Η απόλυτη ακρίβεια της μεθόδου δίνεται από την ακρίβεια στη μέτρηση των συχνοτήτων των τρόπων ταλάντωσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια παρατήρησης (τέσσερα χρόνια στην περίπτωση του Kepler), τόσο καλύτερη είναι η ακρίβεια στις συχνότητες λειτουργίας. Στην περίπτωση του KIC 11145123, οι πιο ακριβείς συχνότητες λειτουργίας μπορούν να προσδιοριστούν σε ένα μέρος στα 10.000.000. Εξ ου και η εκπληκτική ακρίβεια της αστεροσεισμολογίας».
Βρίσκεται 5000 έτη φωτός μακριά από τη Γη, το KIC 11145123 θεωρήθηκε τέλειος υποψήφιος για αυτή τη μέθοδο. Για ένα, το Kepler 11145123 είναι ένας καυτός και φωτεινός, με διπλάσιο μέγεθος από τον Ήλιο μας, και περιστρέφεται με περίοδο 100 ημερών. Οι ταλαντώσεις του είναι επίσης μακροχρόνιες, και αντιστοιχούν άμεσα σε διακυμάνσεις στη φωτεινότητά του. Χρησιμοποιώντας δεδομένα που ελήφθησαν από τη NASA Κέπλεραποστολή για μια περίοδο άνω των τεσσάρων ετών, η ομάδα κατάφερε να πάρει πολύ ακριβείς εκτιμήσεις σχήματος.
Οι διακυμάνσεις στη φωτεινότητα μπορούν να ερμηνευθούν ως δονήσεις ή ταλαντώσεις μέσα στα αστέρια, χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται αστεροσεισμολογία. Credit: Kepler Astroseismology team.
«Συγκρίναμε τις συχνότητες των τρόπων ταλάντωσης που είναι πιο ευαίσθητες στις περιοχές χαμηλού γεωγραφικού πλάτους του άστρου με τις συχνότητες των τρόπων ταλάντωσης που είναι πιο ευαίσθητες σε μεγαλύτερα γεωγραφικά πλάτη», είπε ο Gizon. «Αυτή η σύγκριση έδειξε ότι η διαφορά στην ακτίνα μεταξύ του ισημερινού και των πόλων είναι μόνο 3 km με ακρίβεια 1 km. Αυτό καθιστά το Kepler 11145123 το πιο στρογγυλό φυσικό αντικείμενο που έχει μετρηθεί ποτέ, είναι ακόμα πιο στρογγυλό από τον Ήλιο».
Για σύγκριση, ο Ήλιος μας έχει μια περιστροφική περίοδο περίπου 25 ημερών και η διαφορά μεταξύ της πολικής και της ισημερινής ακτίνας του είναι περίπου 10 km. Και στη Γη, η οποία έχει περιστροφική περίοδο μικρότερη από μία ημέρα (23 ώρες 56 λεπτά και 4,1 δευτερόλεπτα), υπάρχει διαφορά πάνω από 23 km (14,3 μίλια) μεταξύ του πολικού και του ισημερινού της. Ο λόγος για αυτή τη σημαντική διαφορά είναι κάτι σαν μυστήριο.
Στο παρελθόν, οι αστρονόμοι βρήκαν ότι το σχήμα ενός άστρου μπορεί να οφείλεται σε πολλούς παράγοντες – όπως η ταχύτητα περιστροφής του, τα μαγνητικά πεδία, οι θερμικές ασφαιρότητες, οι μεγάλης κλίμακας ροές, οι ισχυροί αστρικοί άνεμοι ή η βαρυτική επίδραση αστρικών συντρόφων ή γιγάντων πλανήτες. Έτσι, η μέτρηση της «ασφαιρικότητας» (δηλαδή του βαθμού στον οποίο ένα αστέρι ΔΕΝ είναι σφαίρα) μπορεί να πει στους αστρονόμους πολλά για τις αστρικές δομές και το σύστημα πλανητών του.
Συνήθως, η ταχύτητα περιστροφής έχει φανεί ότι έχει άμεση σχέση με την ασφαιρικότητα των άστρων - δηλαδή όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται, τόσο πιο πλάγιο είναι. Ωστόσο, όταν εξέτασαν δεδομένα που ελήφθησαν από τον ανιχνευτή Kepler για μια περίοδο τεσσάρων ετών, παρατήρησαν ότι η πλάστιξή του ήταν μόνο το ένα τρίτο αυτού που περίμεναν, δεδομένης της ταχύτητας περιστροφής του.
Ο Laurent Gizon, ο επικεφαλής ερευνητής της μελέτης, απεικονίστηκε με αστεροσεισμικές αναγνώσεις του Kepler 11145123. Πιστώσεις: Max Planck Institute for Solar System Research, Γερμανία.
Ως εκ τούτου, αναγκάστηκαν να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι κάτι άλλο ευθύνεται για το εξαιρετικά σφαιρικό σχήμα του αστεριού. «Προτείνουμε ότι η παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη θα μπορούσε να κάνει το αστέρι να φαίνεται πιο σφαιρικό στις αστρικές ταλαντώσεις», είπε ο Gizon. «Είναι γνωστό στην ηλιακή φυσική ότι τα ακουστικά κύματα διαδίδονται πιο γρήγορα στις μαγνητικές περιοχές».
Κοιτάζοντας το μέλλον, ο Gizon και οι συνεργάτες του ελπίζουν να εξετάσουν άλλα αστέρια όπως το Kepler 11145123. Μόνο στον Γαλαξία μας, υπάρχουν πολλά αστέρια που οι ταλαντώσεις τους μπορούν να μετρηθούν με ακρίβεια παρατηρώντας αλλαγές στη φωτεινότητά τους. Ως εκ τούτου, η διεθνής ομάδα ελπίζει να εφαρμόσει τη μέθοδο αστεροσεισμολογίας της σε άλλα αστέρια που παρατηρούνται από τον Κέπλερ, καθώς και σε επερχόμενες αποστολές όπως TESS και ΠΛΑΚΑ .
«Ακριβώς όπως η ηλιοσεισμολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη του μαγνητικού πεδίου του Ήλιου, η αστεροσεισμολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη του μαγνητισμού σε μακρινά αστέρια», πρόσθεσε ο Gizon. «Αυτό είναι το κύριο μήνυμα αυτής της μελέτης».
Περαιτέρω ανάγνωση: ScienceMag , Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ