We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Ek lees voortdurend dat asteroseismologie 'n standaard manier is om die ouderdom van 'n ster te bepaal, en ek het probeer om meer daaroor te leer. Ek wonder of iemand my kan help om die metode in 'n eenvoudige term vir 'n laerskoolkind te beskryf. Dit behoort makliker te wees vir kundiges op daardie gebied.
Ek het 'n oorsigartikel gevind Asteroseismology of High-Mass Stars: New Insights of Stellar Interiors With Space Telescopes 'n goeie beginpunt vir myself, maar dit is nog nie op die lekepersoneel waarop ek mik nie:
Die bestudering van sterrestruktuur en evolusie met behulp van stellingswisselings - asteroseismologie - het die afgelope twee dekades 'n rewolusie ondergaan danksy hoëpresisie-tydreeksfotometrie van ruimteteleskope. In die besonder het die langtermyn-ligkrommes wat deur die MOST-, CoRoT-, BRITE-, Kepler / K2- en TESS-missies verskaf word, van onskatbare waarde datastelle in terme van fotometriese presisie, duur en frekwensie-resolusie om asteroseismologie suksesvol toe te pas op massiewe sterre en hul binneste fisika. Die waarneming en daaropvolgende modellering van sterpulsasies in massiewe sterre het belangrike ontbrekende bestanddele in die sterrestruktuur en evolusiemodelle van hierdie sterre geopenbaar.
My vraag met ander woorde: Watter waarnemingsveranderlikes het 'n mens nodig van 'n ster om die ouderdom met behulp van asteroseismologie te bereken? Na aanleiding van watter resep sal ek my van die waarnemings na 'n nommer vir die ouderdom bring? Watter akkuraatheid is moontlik?
Verwante
- Wikipedia oor die beraming van sterretydperk
- Kan iemand die ouderdom van die KOI-4878 ster bereken?
Asteroseismologie meet die klanksnelheid binne 'n ster effektief deur die kenmerkende ossillasiefrekwensies van 'n ster te vind.
Die klanksnelheid hang af van die samestelling omdat die druk by 'n gegewe temperatuur afhang van die gemiddelde massa van 'n deeltjie in 'n gas.
Namate die ster ouer word, verander dit sy waterstof in helium en verander dit die samestelling, die gemiddelde massa per deeltjie in die gas en dus die gemiddelde klanksnelheid.
Asteroseismologie vertel die ouderdom van die ster.
Die antwoord is ietwat van die model afhanklik, dus ideaal gesproke sou u 'n effektiewe temperatuur en oppervlakdwang hê om sake te beperk. Presiesies van 10% van die hoofreeksleeftyd is moontlik vir sterre met 'n sonmassa. Die akkuraatheid is moeilik om te bepaal, want ons het 'n akkurate ouderdom vir slegs een ster - die Son.
@ProfRob het al 'n goeie antwoord op die vraag gegee, maar ek wou net 'n bietjie meer besonderhede byvoeg om die waarnemingsdatakant aan te spreek. Soos Rob reeds gesê het, kom die fundamentele data (deesdae) dikwels van satelliete soos Kepler of TESS, wat die helderheid van 'n ster met 'n baie hoë presisie kan meet, gedurende 'n ononderbroke tydperk van baie dae. Dus is die helderheidsmetings van hierdie tydreeks die belangrikste waarnemingsdata.
Omdat die ster effens pols, verander die helderheid daarvan effens. Deur die helderheidstye (soos met Fourier-tegnieke) te ontleed, is dit moontlik om die frekwensies te vind waarteen die ster pols. Dit is hierdie stel frekwensies (hul absolute waardes en hul relatiewe sterkte en spasiëring) wat die klanksnelheid kan bereken. 'N Voorbeeld van hierdie' kragspektrum '(die relatiewe sterkte van verskillende polsfrekwensies) lyk soos volg:
(gekoppel vanaf hierdie Astrobites-boodskap)
En die verskillende pulsmodusse (met dele van die ster wat na buite beweeg terwyl ander beweeg) word gereeld in diagramme getoon:
gekoppel vanaf hierdie Astrobites-boodskap.
Die modi kom omdat die variasie van druk en diepte die snelheid verander waarmee klankgolwe (drukgolwe) kan voortplant, wat hul paaie via breking buig. U kry dus paaie soos hierdie:
(Tosaka, CC BY-SA 3.0 http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons)
Slegs paaie wat vanself sluit, word versterk, wat lei tot 'n diskrete stel ossillasiefrekwensies. Aangesien die bughoek van 'n gegewe golf afhang van die drukstruktuur met diepte, is dit die oppervlakgedrag (pulsmodusse) wat aan die binneste struktuur van die ster koppel.
Ons weet uiteindelik hoe oud die sterre is, sê wetenskaplikes (en toe ons met 'n kosmiese 'wors' gebots het)
'N Span onder leiding van navorsers aan die Universiteit van Birmingham meen dat hulle die ouderdom van. [+] ongeveer honderd rooi reuse-sterre - sommige van die oudste sterre in ons sterrestelsel - waarvan sommige blykbaar die botsing van die Melkweg met 'n ander klein sterrestelsel genaamd die Gaia-Enceladus-Worst voorafgegaan het.
Hoe oud is die sterre aan die naghemel - en is hulle almal in die Melkweg gebore?
Dit is vrae wat basies kan lyk en tog tot die modernste sterrekunde van die mees verbysterende bewys is. Om die presiese ouderdomme van die sterre te ken, is ook die sleutel om presies te ontdek hoe ons sterrestelsel gevorm het.
Nou meen 'n span onder leiding van navorsers aan die Universiteit van Birmingham dat hulle die ouderdom van ongeveer honderd rooi reuse-sterre - van die oudste sterre in ons sterrestelsel - bepaal het deur data te gebruik oor hoe hulle beweeg en waaruit hulle bestaan.
Hulle het sterre gevind wat buite die Melkweg gevorm het, en daarin geslaag om die teorie te versterk dat ons sterrestelsel al 'n beduidende bevolking van sy sterre gevorm het voordat dit vroeg in sy geskiedenis met 'n ander klein sterrestelsel genaamd die Gaia-Enceladus-Worst gebots het.
Hierdie week gepubliseer in Natuursterrekunde, het die koerant nuwe data van ongekende presisie van die Gaia-satelliet gebruik. Gaia is in 2013 van stapel gestuur om meer as een miljard van die sterre in die Melkweg te karteer en te karakteriseer.
Die navorsers het data van die Gaia-satelliet gebruik om die ouderdom van rooi reuse-sterre akkuraat op te dateer. [+] Aldebaran in die sterrebeeld Taurus, hier afgebeeld.
VW Pics / Universal Images Group via Getty Images
29 Intelligente uitheemse beskawings het ons miskien al raakgesien, sê wetenskaplikes
Daar is net een ander planeet in ons sterrestelsel wat aardagtig kan wees, sê wetenskaplikes
Uitgelê: Waarom hierdie week se 'Strawberry Moon' so laag, so laat en so helder sal wees
Die navorsers het vasgestel dat die 100 rooi reuse-sterre wat hulle ondervra het, nie net dieselfde ouderdomme het nie, maar dat hulle effens jonger is as ander sterre waarvan bekend is dat hulle hul lewens binne die Melkweg begin het.
Hulle kom tot die gevolgtrekking dat sommige hul lewens begin het as deel van die Gaia-Enceladus-Worst-sterrestelsel.
Die Melkweg is 13,5 miljard jaar oud en word vermoedelik ongeveer nege miljard jaar gelede met die Gaia-Enceladus-worswortel saamgesmelt - dit is die grootste botsingsgebeurtenis.
Die navorsing gee dus meer geloof aan die teorie dat die Melkweg al sterre gevorm het voor die botsing plaasgevind het.
Hoe oud is die Hyades?
Titel: Bayesiaanse ouderdomme vir vroeë tipe sterre van isochrone insluitend rotasie, en 'n moontlike ouderdom vir die Hyades
Skrywers: Timothy D. Brandt en Chelsea X. Huang
Eerste skrywer en instelling: Instituut vir Gevorderde Studie
Status: Voorgelê aan ApJ
Die Hyades-oop sterretros. Beeldkrediet: Bob King
Die Hyades-groep vorm die kop van die bul Taurus in die sterrebeeld. Dit is een van die bekendste oop trosse - 'n groep sterre wat almal gelyktydig uit dieselfde gaswolk gevorm het. Hierdie groep is vermoedelik 625 miljoen jaar oud, maar nuwe navorsing dui daarop dat die Hyades baie ouer is. Dit sorg vir 'n effens ongemaklike situasie deurdat Hyades ons begrip van die sterre-eeue ondersteun. As sy ouderdom is verkeerd dan is baie ander ouderdomme ook verkeerd & # 8230
Om te verstaan waarom die Hyades so 'n belangrike rol speel in sterre datering, is dit nodig om 'n bietjie te verduidelik oor hoe die spel werk (en wat 'n warboel!).
Isochrones, modelle en interpolasie
Dit kan moeilik wees om die ouderdom van 'n hoofreeksster te bepaal, net deur na die veranderinge te kyk wat diep in die sterkerne plaasvind, het nie veel invloed op hul uiterlike voorkoms nie. Sterre verander wel a min in helderheid oor hul hoofreeksleeftye, en deur hul helderheid in verskillende kleure te meet, kan ons 'n paar (effens ingewikkelde) bedrieërs gebruik om hul ouderdomme af te lei. Ons kan die skynbare grootte van 'n ster in verskillende kleure meet - dit is 'n redelike maklike meting, so beskikbaar vir baie sterre. U kan dit amper dink as 'n regtig lae resolusie spektrum. As u weet hoe ver u ster is, byvoorbeeld uit parallaksmetings, kan u die ster se absolute grootte in daardie kleure uitvind.
Figuur 1. 'n Voorbeeld van die Hertzprung Russell-diagram (soortgelyk aan 'n kleur-grootte-diagram, met temperatuur in plaas van kleur) uit hierdie vraestel. Elke lyn is 'n isochroon - 'n lyn van konstante ouderdom vir 'n gegewe massa en metaalagtigheid. Die ouderdom van 'n ster word gevind deur sy posisie op die diagram aan te pas by die naaste isochroon.
Die volgende stap behels dat die waarnemings ooreenstem met die teoretiese voorspellings. Komplekse fisiese modelle van sterre word gebruik om voorspellings te gee van die helderheid wat u sou verwag, gegewe 'n massa, metaalagtigheid en ouderdom. U kan dit nie doen vir alle waardes van massa, metaalagtigheid en ouderdom nie - dit sal vir ewig duur! Die modelvoorspellings word dus op afsonderlike tussenposes van die drie eienskappe op 'n rooster bereken om isochrone te produseer. Isochrone is lyne van konstante ouderdom op 'n kleur-grootte-diagram, of Hertzprung-Russell-diagram (sien figuur 1). Twee sterre wat op dieselfde isochrone lê, moet dieselfde ouderdom hê en hul massa en metallisiteit bepaal waar hulle op die isochrone sit. Deur die posisie op 'n isochroon te vind wat die naaste aan u ster se posisie is, kan u die massa, ouderdom en metallisiteit daarvan skat. Nog beter - pas nie u ster net op die naaste isochrone nie, maar interpoleer oor die rooster om die waardes van massa, metaalagtigheid en ouderdom op die presiese posisie van u ster te vind.
Ek moet terloops noem dat hierdie metode om 'n ouderdom vir 'n ster te vind, nie goed is nie. Dit is nog steeds die beste ding wat ons kan doen, maar ouderdomme gemeet aan isochrone-pas het gewoonlik onsekerhede van minstens 50% en dikwels meer as 100%. Dit is net omdat, soos ek gesê het, sterre hul uiterlike nie baie verander oor hul hoofreeksleeftye nie.
Die metode hierbo uiteengesit is standaardpraktyk. Wat is nuut in hierdie artikel? Wel, gewoonlik bevat hierdie teoretiese modelle wat 'n helderheid voorspel vir 'n gegewe massa, metaalagtigheid en ouderdom nie die gevolge van sterrotasie nie. Al die sterre draai egter, en sommige draai vinnig genoeg om 'n groot verskil te maak aan hul posisies op die kleur-grootte-diagram. Sterre wat vinnig draai, gooi die materiaal rondom hul ewenaars uit en vergroot hul radiusse effens. Die ekwatoriale dele van die ster is verder weg van die warm sterre binne en is dus 'n bietjie koeler en minder helder. Albei hierdie faktore beïnvloed die ster se helderheid. Probeer om 'n vinnig draaiende ster aan te pas by 'n isochrone wat nie rekening hou met rotasie nie, en u kan die verkeerde ouderdom vir die ster meet.
Figuur 2. Die gemarginaliseerde posterior waarskynlikheidsverdeling van die Hyades se ouderdom en metaalagtigheid. Die twee kontoerstreke omring die waarskynlikste waardes vir die ouderdom en metaalagtigheid van die groep. Die linkerkantse streek met groot waarskynlikheid toon die resultaat vir modelle sonder rotasie. Die mees waarskynlike ouderdom vir die Hyades, met nie-draaiende modelle, is ongeveer 750 Myrs. Die regterkantste streek toon die resultaat vir modelle met rotasie. Die mees waarskynlike ouderdom vir die Hyades met behulp van roterende modelle is ongeveer 950 miljoen jaar.
Die Hyades se ouderdomsprobleem
Die skrywers van hierdie artikel gebruik roterende sterre-modelle om die ouderdom van die Hyades-groep te meet en, raai wat? Dit blyk ouer te wees as wat voorheen gedink is. Dit het gegaan van 'n jeugdige 625 miljoen jaar na 'n, effens minder jeugdige, maar nog steeds mooi jeugdige 950 miljoen jaar. Natuurlik is hierdie verskil klein as u in ag neem dat die meeste Hyades-sterre miljarde jare sal leef, is ek nie besig om hare te skeur nie? Hier is die ding egter: sterre-ouderdomme is rêrig êrig moeilik om te meet vir hoofreeks veldsterre, maar baie makliker vir kluster sterre. Dit is omdat hulle sterre bevolkings is en dat hulle almal dieselfde ouderdom het en ongeveer dieselfde metaalagtig is. U kan 'n isochrone in 'n ensemble van sterre pas - dit gee u 'n baie strenger beperking op sy ouderdom (as u aanvaar dat die sterre-modelle natuurlik korrek is). Om hierdie rede is trosse gewoond ander sterre dateringsmetodes te kalibreer. Gyrochronologie, byvoorbeeld: die metode om 'n ster uit sy massa- en rotasietydperk te dateer, berus baie daarop dat die ouderdomme van die Hyades baie klein foutstawe het! As die ouderdom van die Hyades verkeerd is, kan dit 'n ernstige domino-effek hê. Honderde sterre kan gevolglik die verkeerde ouderdom hê.
Posteriors, posteriors, posteriors!
Alles wat die skrywers van hierdie artikel doen, is: waarskynlikheid. Hulle rapporteer nie een ouderdom vir die Hyades nie, hulle rapporteer a waarskynlikheidsverdeling oor ouderdomme heen (en gee monsters uit die posterior waarskynlikheidsverdeling). Hulle bied selfs 'n wonderlike webkoppelvlak waar u die naam van 'n ster kan invoer, tesame met 'n ruwe skatting van metallisiteit (eintlik 'n metalliciteit voorheen), en dit spoeg die posterior waarskynlikheidsverdeling vir die ouderdom van die ster uit. Die posterior waarskynlikheidsverdeling vir die Hyades & # 8217 ouderdom en metallisiteit word in Figuur 2 getoon.
'N Besluit?
Hierdie konflik kan binnekort opgelos word - die Kepler-ruimtetuig (nou gereïnkarneer as K2) neem tans die Hyades waar. Dit sal asteroseismiese ossillasies in sommige van sy sterre kan opspoor, wat hul ware ouderdomme sal openbaar. Honderde afleidings is afhanklik van die ouderdom van hierdie groep - die onthulling van die raaisel sal 'n opwindende oomblik vir sterrekundige sterrekunde wees!
Vyf wonderlike dinge wat u (waarskynlik) nie geweet het dat asteroseismologie kan doen nie
Asteroseismologie is 'n relatief nuwe veld in die sterrekunde. Hierdie tak gebruik klankgolwe in sterre om hul aard te verken, net soos seismoloë op aarde golwe wat deur tektoniese aktiwiteit geïnduseer word, gebruik het om die binnekant van ons planeet te ondersoek. Hierdie golwe word nie direk gehoor nie, maar as hulle die oppervlak tref, kan dit golwe, en die spektrale lyne so en dan verskuif, of die buitenste lae saamdruk, sodat hulle kan verhelder en vervaag wat met fotometrie opgespoor kan word. Deur hierdie variasies te bestudeer, het sterrekundiges na sterre begin loer. Dit is algemeen bekend, maar sommige van die spesifieke truuks word nie gereeld geopper wanneer u die onderwerp bespreek nie. So hier is vyf dinge wat u kan doen met asteroseismologie waarvan u miskien nie geweet het nie!
1. Bepaal die ouderdom van 'n ster
Uit die hoërskoolwetenskap moet u weet dat klank deur 'n medium beweeg teen 'n kenmerkende snelheid vir 'n gegewe temperatuur en druk. Hierdie inligting vertel u iets oor die chemiese samestelling van die ster. Dit is 'n fantastiese ding, aangesien sterrekundiges dit kan kontroleer teen die voorspellings van sterre modelle. Maar sterrekundiges kan dit ook 'n stap verder neem. Aangesien die kern van 'n ster waterstof stadig gedurende sy leeftyd in helium omskakel, sal die samestelling verander. Hoeveel dit verander het van die oorspronklike samestelling na die punt waar daar nie meer waterstof is om fusie te ondersteun nie, vertel hoe ver deur die hoofreeksleeftyd 'n ster is. Aangesien ons die meteoriete se ouderdom van die sonnestelsel goed ken, het sterrekundiges hierdie tegniek gekalibreer en op ander sterre soos & alpha Centauri begin gebruik. Spektroskopies word verwag dat hierdie ster byna identies sal wees aan die son. Hy het 'n baie soortgelyke spektraaltipe en chemiese samestelling. Tog het 'n studie uit 2005 met behulp van hierdie tegniek & alfa Cen vasgestel as 6,7 & plus 0,5 miljard jaar, wat ongeveer anderhalf miljard jaar ouer is as die son. Uiteraard hou dit nog 'n taamlike groot onsekerheid in (byna 10%), maar die tegniek is nog steeds nuut en sal beslis in die toekoms verfyn word.
En as dit nie vanself koel genoeg was nie, begin sterrekundiges hierdie tegniek nou op sterre met bekende planete gebruik om die planete beter te verstaan! Dit kan in baie gevalle belangrik wees, aangesien planete aanvanklik helderder sal gloei in jonger stelsels, aangesien hulle nog hitte van hul vorming behou en hierdie hoeveelheid ekstra lig astronome kan verwar oor hoe lig weerkaats kan word, wat lei tot onakkurate beramings van ander eienskappe soos grootte of weerkaatsing.
2. Bepaal interne rotasie
Ons weet al dat die rotasie van die sterre 'n bietjie snaaks is. Hulle draai vinniger by hul ewenaar as aan hul pole, 'n verskynsel wat bekend staan as differensiële rotasie. Maar daar word verwag dat sterre ook rotasieverskille sal hê namate u dieper word. Vir sterre soos die Son hou hierdie effek verband met 'n verskil in energietransportmeganismes: stralings, waar energie gelei word deur 'n stroom fotone in die diep binneland, tot konvektiewe, waar energie deur die groot vloei van materie gedra word, wat die kook veroorsaak beweging wat ons op die oppervlak sien. Aan hierdie grens verander die fisiese parameters van die stelsel en die materiaal sal verskillend vloei. Hierdie grens staan bekend as die tachokline. Binne die son het ons geweet dat dit daar is, maar met behulp van asteroseismologie (wat, as dit op die son gebruik word bekend as helioseismologie), het sterrekundiges dit eintlik vasgepen. Dit is 72% die weg van die kern af.
3. Soek planete
Tot baie onlangs was die betroubaarste manier om planete te vind, om die spektroskopiese wikkel te soek terwyl die planete die ster rondtrek. Hierdie tegniek klink baie eenvoudig, en dit kan ook wees, tensy die ster baie wikkel van sy eie as gevolg van die effekte wat asteroseismologie moontlik maak. Hierdie effekte kan maklik baie groter wees as dié wat deur planete geskep word. So as u planete wil vind wat verlore gaan in die bos van geraas, verstaan u die beste effekte wat veroorsaak word deur die polsende steroppervlak. Nadat sterrekundiges die gevolge op V391 Pegasi gekanselleer het, het hulle 'n planeet ontdek. En wat 'n vreemde een was dit nie. Hierdie planeet wentel om 'n subdwergster, dit is die heliumkern van 'n ster na die hoofreeks wat sy waterstofomhulsel uitgegooi het. Dit vind natuurlik plaas gedurende die rooi reusfase wanneer die ster moes opgeswel het om die gasreuseplaneet in 'n wentelbaan te verswelg. Maar klaarblyklik het die planeet oorleef, of later op een of ander manier gekom.
4. Vind begrawe sonvlekke
Wat onlangse nuus betref, het helioseismologie onlangs 'n paar sonvlekke gevind. Dit sou nie 'n groot probleem wees nie. Enigiemand met 'n goed gefilterde teleskoop kan dit vind. Behalwe hierdie een is ongeveer 60 000 km onder die sonoppervlak begrawe. Deur die seismiese data te gebruik, het sterrekundiges 'n oormatige gebied onder die oppervlak gevind. Hierdie streek is, net soos sonvlekke, veroorsaak deur 'n warboel in die magneetveld wat die materiaal op sy plek hou. Toe dit na die oppervlak opstyg, word dit 'n sonvlek. Hier is die video:
5. Maak & # 8220Musiek & # 8221
Aangesien baie van die gebeure wat die klankgolwe in sterre skep periodiek is, is dit ritmies van aard. Dit het gelei tot baie ondersoeke na die gebruik van hierdie natuurlike beats om musiek te maak. 'N Direkte voorbeeld is hierdie een wat eenvoudig toon aan die pulseringswyses toewys. Die webwerf merk ook op dat die maat wat deur een van die sterre geskep is, as 'n basis vir klubmusiek in België gebruik is. Dit is ook vir langer & # 8220symphonies & # 8221 deur Zoltan Kollath gedoen.
Kode beskikbaar
Die aangenome asteroseismiese modelleringsresultate is verskaf deur die BeSPP-kode, wat op aanvraag by A.M.S. ([email protected]). NLTE-regstellings is beraam met behulp van die interaktiewe aanlyn-instrument op http://nlte.mpia.de. Die berekening van Kurucz-modelle met ATLAS9 is gedoen met behulp van http://atmos.obspm.fr/index.php/documentation/7. Publieke beskikbare kodes wat gebruik word om die data te modelleer, sluit in IRAF (http://ast.noao.edu/data/software), MOOG (https://www.as.utexas.edu/chris/moog.html), die MCMC-kode emcee (https://github.com/dfm/emcee), die top-bagging kodes DIAMONDS (https://github.com/EnricoCorsaro/DIAMONDS) en TAMCMC-C (https://github.com/OthmanB/TAMCMC -C), die sterre evolusiekode MESA (http://mesa.sourceforge.net/), en die sterre-pulskode GYRE (https://bitbucket.org/rhdtownsend/gyre/wiki/Home). Ander kodes wat in die analise gebruik word - insluitend instrumente vir frekwensie-analise - is op redelike versoek beskikbaar via die ooreenstemmende outeur.
Sterrekundiges dateer 'n antieke Melkwegbotsing
Daar is 'n nuwe hoofstuk in die verhaal van 'n antieke botsing tussen ons Melkweg en 'n nou-meestal ontbinde dwergstelsel genaamd Gaia-Enceladus. 'N Botsingscenario met hierdie sterrestelsel is die eerste keer in 2018 voorgestel, gebaseer grotendeels op data van die Europese Ruimte-agentskap en die groot Gaia-missie. Die idee is dat hierdie dwergstelsel & # 8211, wat soms ook die worsstelsel of die Gaia-Enceladus-wors genoem word, lank gelede met ons Melkweg saamgesmelt het. Tydens die samesmelting, meen sterrekundiges, het die Melkweg ongeveer 50 verdien miljard sonmassas sterre, gas en donker materie. Sterrekundiges het op 13 Januarie 2020 gesê dat hulle nou die datum van die botsing vasgepen het. Hulle het gesê dit het 11,5 miljard jaar gelede gebeur.
Dit beteken dat dit gebeur het toe die melkweg en ons tuisstelsel baie jonk was. Ons sterrestelsel is nou ongeveer 13,5 miljard jaar oud. Die botsing het dus plaasgevind toe ons sterrestelsel slegs 2 miljard jaar oud was. Die navorsingspan het die lewensverhaal van 'n enkele helder ster in die sterrebeeld Indus gevolg, wat vandag sigbaar is vanaf die Aarde se Suidelike Halfrond, om hierdie resultaat te verkry.
Die Universiteit van Birmingham in die Verenigde Koninkryk het hierdie navorsing gelei, wat deur tientalle sterrekundiges van regoor die wêreld gehelp is. Die werk is op 13 Januarie in die portuurbeoordeelde tydskrif gepubliseer Natuursterrekunde.
Die sterrekundiges & # 8217 verklaring verduidelik:
Die navorsingspan het die lewensverhaal van 'n enkele helder ster in die Indus-konstellasie gevolg, wat vandag sigbaar is vanaf die Aarde se Suidelike Halfrond. Die wetenskaplikes het gesê dat hierdie ster, nu Indi, reeds in die kleiner Melkweg wentel voor die botsing van Gaia-Enceladus, wat oor miljoene jare ontvou het. Namate die samesmelting gevorder het, het dit die baan van nu Indi om die middel van die Melkweg verander, wat 'n aanduiding gegee het vir die samesmelting.
Die Yale-sterrekundige Sarbani Basu en 'n mede-outeur van die studie het gesê:
My rol was om die ouderdom van die ster met behulp van seismiese data te bepaal. Soos baie sterre met 'n lae massa, pols hierdie ster voortdurend. Die skuddings kan beskryf word as 'n reeks toon en toon.
Die navorsers het data oor nu Indi se aardbewings gekry van NASA se TESS-planeetjagter. Hulle het ook data wat via die Gaia-sending versamel is, gebruik.
Basu en haar kollegas het "frekwensies" bereken uit nu Indi se toon en oortone. Daardie frekwensies het op hul beurt die ster se fisiese struktuur en eienskappe aangedui. Van daar af kon die navorsers nu Indi se ontwikkelingsfase meet, die helderheid daarvan in ag neem en die ouderdom daarvan skat.
Die kennis van nu Indi se ouderdom het 'n perk voorsien vir wanneer die samesmelting kon plaasvind, het die navorsers gesê.
Die astrofisikus Bill Chaplin van die Universiteit van Birmingham, hoofskrywer van die studie, het gesê dat die bepaling van die natuurlike ossillasies van sterre en asteroseismologie genoem word, 'n manier is om die geskiedenis van sterre en die omgewings waarin hulle gevorm het, beter te verstaan. Chaplin het gesê:
Hierdie studie demonstreer die potensiaal van asteroseismologie met TESS, en wat moontlik is as u 'n verskeidenheid nuutste data oor 'n enkele helder ster beskikbaar het.
Ons weet vandag dat die Melkweg gevorm is deur die samesmelting van baie klein sterrestelsels. Dit is die eerste keer dat ons kon vasstel wanneer so 'n samesmelting plaasgevind het. Dit is 'n belangrike stap om te verstaan wanneer die Melkweg sy massa akkretreer, of versamel.
Kortom: Die dwergstelsel Gaia-Enceladus het 11,5 miljard jaar gelede met ons Melkweg gebots. Dit het 50 miljard sonmassas by die Melkweg gevoeg! Groot name en groot getalle. Tog is ons nuut verfynde kennis van wanneer dit het gekom van 'n enkele helder ster wat in die lug van die Suidelike Halfrond sigbaar is.
Jy draai my regs rond: sterrotasie met asteroseismologie
Alle sterre in die natuur draai, ook ons eie. Sterre rotasie oor 'n ster & # 8217; s leeftyd bly egter sleg verstaan. Dit het 'n diepgaande impak op die akkurate sterre-modelle, wat ons primêre bron is om die interieur en evolusie van sterre te verstaan.
Vandag se papier fokus spesifiek op interne rotasiemeganismes, hoe 'n ster se kern roteer ten opsigte van sy oppervlak. Begrip van sterrekernrotasie kan ons 'n klomp leer oor interne sterfisika en langtermyn-hoekmomententransport binne 'n ster en binneland.
'N Probleem van (Astero) seismiese verhoudings
Soos baie uitstaande probleme in die sterrekunde, kan hierdie probleem opgelos word deur meer data te bekom. Hoe kry ons meer data oor die interne kernrotasietempo's van sterre? Deur asteroseismologie! Deur die bestudering van sterrepulsasies, kan ons inligting aflei oor 'n ster & # 8217s interieur.
Die skrywers van hierdie referaat het gefokus op sterre tussen middelmassa en sterre tussen twee en agt keer die massa van die son. Hierdie sterre val, soos hul naam aandui, in die oorgangsgebied tussen sterre met lae en hoë massa. Soos hul massiewe eweknieë, het hierdie sterre 'n konvektiewe kern en draai dit vinnig tydens die hoofreeks - die fase van evolusie waar sterre waterstof in helium verbrand. Soos sterre met 'n lae massa, word sterre in die massas egter koel rooi reuse namate hulle ontwikkel. Dit blyk dat rooi reuse-sterre ook pols soos die Son, 'n ster met 'n lae massa. Deur te vergelyk hoe rooi reuse-sterre ossilleer met hoe die son ossilleer, kan ons sterreparameters vir rooi reuse meet, soos hul massa en radius.
Die kern vertel alles
Ons kan ook kernrotasietydperke vir rooi reuse-sterre aflei met behulp van asteroseismologie, wat hulle die perfekte kandidate vir hierdie studie maak. In rooi reuse sterre steur golwe wat voortplant naby die sterkern, golwe wat op die oppervlak voortplant. Deur oppervlakpulsasies te meet, kan ons bepaal hoe die kern- en oppervlakgolwe interaksie het. Van daaruit kan ons besonderhede oor die sterkern aflei, soos rotasie.
Na die meting van die kernrotasietydperke vir die sterre in hierdie steekproef via asteroseismologie met behulp van data van die Kepler-ruimteteleskoop, vergelyk die outeurs hul rotasietydperke met verskeie ander sterreparameters en ontleed hoe sterre met hierdie gemete kernrotasietydperke oor tyd moet ontwikkel. Figuur 1 toon 'n vergelyking tussen gemete kernrotasietydperke en oppervlakte-swaartekrag, wat afneem namate sterre van dieselfde massa ontwikkel. Hierdie neiging met die swaartekrag van die oppervlak dui aan dat as hulle sterre ontwikkel, hul kernkern stadiger draai. Die outeurs het ook hul gemete kernrotasietydperke met sterremassa en metallisiteit vergelyk, maar geen duidelike tendense gevind nie.
Figuur 1: Sterkerne draai stadiger namate sterre van tussenmassa ontwikkel, soos blyk uit hierdie vergelyking tussen kernrotasietydperk en oppervlakte-swaartekrag. Figuur 6 in die vraestel. Verskeie van die sterre in die steekproef het ook oppervlakrotasietydperke gemeet deur 'n vorige studie. Hierdie vergelyking word in die linkerpaneel van Figuur 2 getoon. Alhoewel hierdie vergelyking aantoon dat, namate die sterre in die oppervlakte-swaartekrag afneem (ontwikkel), die verhouding tussen hul kernrotasietydperk en die rotasieperiode van die oppervlak nader aan 1 kom (dws die oppervlak- en kernrotasietydperke meer soortgelyk word namate 'n ster ontwikkel). Dit dui daarop dat die sterkerkerm met die tyd weer kan koppel. Die outeurs is egter versigtig met so 'n resultaat. Wanneer hulle oppervlakrotasietydperke met stermodelle voorspel, verdwyn die voor die hand liggende tendens (regterpaneel van Figuur 2) wat toon dat daar 'n vooroordeel kan wees wanneer sterre gekies word met gemete oppervlakrotasieperiodes.
Figuur 2: Oppervlakrotasietydperke gemeet vanaf sterrepotmodulasie toon 'n tendens in vergelyking met kernrotasietydperke en oppervlakteswaartekrag (links) terwyl oppervlakrotasie bepaal deur modelle nie (regs) is nie. Figuur 11 in die vraestel.
Ontwikkelende sterrekunde
Die resultate van hierdie studie het verskeie gevolge vir toekomstige studies van sterre-evolusie. Die evolusie van kernrotasietydperke oor tyd dui daarop dat die momentum vervoer word tussen die kern van die ster en die omliggende omhulsel. Die vergelyking met oppervlakrotasietydperke toon ook bewyse vir die heroppervlak van die kernoppervlak namate hierdie sterre ontwikkel. Hierdie studie bied insig in interne sterrewisseling wat gebruik kan word om huidige sterre-modelle te verbeter en bied 'n nuwe afspringpunt vir toekomstige werk.
Metings van sterbewings kan deurslaggewend wees om uitheemse lewe te vind
Die onbesonge kuns van asteroseismologie — waarin sterrekundiges die ouderdom van 'n ster en ander lewensbelangrike eienskappe bepaal deur die ligvlak en polsing in sy diep binneste te meet — is 'n belangrike bestanddeel in die soeke na lewe buite ons eie sonnestelsel. Of so sê sterrekundiges wat betrokke is by deurlopende data-analise van NASA
Met behulp van asteroseismologie rapporteer sterrekundiges in 'n referaat wat in die tydskrif verskyn Maandelikse kennisgewings van die Royal Astronomical Society, dat hulle die presiesste ouderdomsbepalings van 33 sterre in die nuwe Kepler-katalogus gemaak het - wat almal buitesolêre planete bevat.
"Hierdie studie is die eerste wat gelyktydig vir tien sterre gedoen is en is die beste karakteristiese stel eksoplanet-gasheersterre wat tans beskikbaar is," het Victor Silva Aguirre, 'n sterrekundige aan die Aarhus Universiteit in Denemark, en die hoofskrywer van die koerant, my vertel. "Die resultate toon dat ons uiteindelik die presiese ouderdom kan bepaal vir gasheersterre van eksoplaneet, en dat planete [met] groottes soortgelyk aan die aarde deur die geskiedenis van die sterrestelsel gevorm het."
'N Kunstenaarskonsep van die NASA se TESS-ruimtetuig wat in 2017 bekendgestel moet word. Krediet: MIT via NASA
Om selfs te begin beantwoord of daar lewe buite die aarde bestaan, sê Silva Aguirre, navorsers moet die sterre-ouderdomme en volgens ouderdom die ouderdomme van hul wentelplanete bepaal. Konvensionele tegnieke vir die datering van sterre maak staat op hul helderheid, oppervlaktemperatuur en samestelling. Maar sulke konvensionele waarnemings bied sterrekundiges baie min belangrike data uit die binnekant van die ster, waar Silva Aguirre sê 'die meeste van die evolusionêre aksie vind plaas.'
Deur die oscillasies in sterre te meet, kon die span dus hul sterre buitenste lae waarneem en hul diep binneste ondersoek, sê Silva Aguirre. Hierdie ossillasies word volgens hom grootliks voortgebring deur die beweging van sterre gasborrels wat heen en weer bons in die diep sterre binne, wat weer klein variasies in die helderheid van die sterre veroorsaak.
Om sulke sterre-eienskappe te bepaal, sê Silva Aguirre dat asteroseismologie afhanklik is van die meting van sterpulsasie, en dan die inligting aanvul met grondgebaseerde metings van die sterre se temperature en samestellings. Tog sê hy dat asteroseismologie tans die enigste tegniek is waarmee sterrekundiges toegang tot inligting kry wat nodig is om die ouderdom van 'n verre ster met hoë presisie te bepaal.
"Baie sterre pols op 'n gereelde manier, net soos die Son," het Silva Aguirre gesê. "Kepler bespeur hierdie sterbewings en ons gebruik dit om [sterre interieurs] te verstaan."
Silva Aguirre sê dat die sterre wat hy en kollegas bestudeer het, 'n wye reeks sterre-ouderdomme openbaar, tot 2,5 keer ouer as ons 4,56 miljard jaar oue Son. Maar om sulke baie presiese sterre-ouderdomme te bepaal, sê hy die sleutel is om hul klein helderheidsvariasies op te spoor.
Daartoe merk Silva Aguirre op dat ruimtesendings soos Kepler deurlopend kan waarneem sonder onderbreking of waarneming van die aarde se atmosfeer. Dit is hierdie inherente waarnemingsvoordeel uit die ruimte, sê hy, wat die opsporing van die klein variasies in sulke sterre se helder helderheid moontlik maak.
Silva Aguirre sê hul grootste verrassing is dat planete van soortgelyke groottes soos die Aarde voortdurend in die geskiedenis van ons Melkwegstelsel van 13,2 miljard jaar gevorm het. Hy merk op dat hul gasheersterre ongeveer 100 en 1600 ligjare weg van die sterrebeeld Cygnus lê.
Silva Aguirre sê deur die hele lug te monitor, sal die NASA se Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), wat in 2017 bekendgestel gaan word, help om klein helderheidsvariasies in 'n goeie fraksie van die gasheersterre van die exoplanet op te spoor. Dan sal dit in 2024 gevolg word deur die Europese ruimteagentskap (ESA) se PLATO 2.0 (PLAnetary Transits and Oscillations) ruimtetuie wat 'n nog groter asteroseismiese monsterneming beloof.
Asteroseismologie
Asteroseismologie behels die gebruik van die ossillasiefrekwensies van 'n ster om sy interne eienskappe te meet.
'N Ster is 'n gasvormige sfeer en sal in baie verskillende modusse ossilleer as dit opgewonde is. Die frekwensies van hierdie ossillasies hang af van die klanksnelheid in die ster, wat weer afhang van digtheid, temperatuur, gasbeweging en ander eienskappe van die sterre binne.
Hierdie analise, wat asteroseismologie genoem word, lewer inligting soos samestelling, ouderdom, vermenging en interne rotasie wat op geen ander manier verkry kan word nie en is volledig analoog aan die seismologiese studie van die binnekant van die aarde.
Die SIfA-asteroseismologiegroep speel 'n sentrale rol in die interpretasie van oscillasie-data vir verskillende soorte pulserende sterre in verskillende evolusiestadia, soos die vinnig-ossillerende Ap-sterre, δ Scuti-sterre en die sonagtige ossillators.
Akademiese personeel
Tim Beddegoed is 'n professor in astrofisika wie se navorsing op asteroseismologie fokus. Hy is geïnteresseerd in die bestudering van ossillasies in baie verskillende soorte sterre, van sonagtige sterre tot rooi reuse, met behulp van waarnemings van NASA se Kepler- en TESS-missies.
Simon Murphy werk op pulserende sterre, binêre sterre, en veral pulserende sterre in binêre of veelvuldige stelsels.
Tim White gebruik die sensitiefste waarnemingsinstrumente van die moderne sterastrofisika om die eienskappe van sterre met die grootste presisie te bepaal. Daarbenewens gebruik Tim lang-basis optiese interferometrie om die groottes en effektiewe temperatuur van sterre direk te meet.
Studente
Isabel Colman het onlangs haar PhD voltooi. Haar grootste PhD-projek het die skryf van 'n fotometrie-pyplyn vir die aftrekking van foto's gebruik vir gebruik op Kepler-beelde. Sy is geïnteresseerd in die fotometrie van veranderlike sterre in oorvol velde, en metodes vir seinvermengingsanalise en vals positiewe identifikasie.
Jason Drury is 'n finale jaar PhD-student wat die nominale Kepler oop trosse bestudeer deur Kepler se groot & # 8220superstamp & # 8221 beelde en Gaia data. Sy navorsing het gefokus op fotometriese, astrometriese en asteroseismiese ensemble-analises van hierdie groeperings, insluitend lidmaatbepalings.
Daniel Hey is 'n huidige PhD-student wat werk aan die delta Scuti-veranderlikes en binêre sterre. Hy is veral geïnteresseerd in tydsberekening vir pols en statistiese afleiding.
Connor Jarvis is 'n honneursstudent wat Delta Scuti-sterre studeer en daarna streef om die sterre verder te verstaan en uit te voer. Connor het voorheen data-ontledingsprojekte onderneem met behulp van Python wat die Kepler K2-ligkrommingspypleidings bestudeer
Sterrekundiges ontdek hoe die Melkwegstelsel gevorm is
In 'n ongedateerde beeld van NASA, die middelpunt van die Melkweg, wat deur die Hubble-ruimteteleskoop in 2011 bekyk is. 'N Nuwe ontleding van data van die NASA se Kepler-ruimtetuig vergroot die aantal bewoonbare eksoplanete wat in hierdie sterrestelsel gedink word. (T. Pyle / NASA Ames / JPL-Caltech via The New York Times) Foto :( The New York Times)
Storie hoogtepunte
Deur die ouderdom van die sterre te bereken, kon die navorsers vir die eerste keer vasstel dat die sterre wat van Gaia-Enceladus gevange geneem is, soortgelyke of effens jonger ouderdomme het in vergelyking met die meerderheid sterre wat in die Melkweg gebore is.
'N Nuwe studie onder leiding van navorsers aan die Ohio State University lewer die jongste bewyse oor die vorming van die Melkwegstelsel, insluitend die samesmelting met 'n belangrike satellietstelsel.
Die studie, gepubliseer in die vaktydskrif Nature Astronomy, is uitgevoer met behulp van relatief nuwe metodes in die sterrekunde.
Die navorsers kon die presiesste ouderdomme identifiseer wat tans moontlik is vir 'n monster van ongeveer honderd rooi reuse-sterre in die sterrestelsel.
Met hierdie en ander gegewens kon die navorsers aantoon wat gebeur het toe die Melkweg ongeveer 10 miljard jaar gelede saamgesmelt het met 'n satellietstelsel, wat bekend staan as Gaia-Enceladus.
"Ons getuienis dui daarop dat toe die samesmelting plaasgevind het, die Melkweg reeds 'n groot bevolking van sy eie sterre gevorm het," het Fiorenzo Vincenzo, mede-outeur van die studie, en 'n genoot in die Center for Cosmology and Astroparticle Physics van The Ohio State University gesê.
Baie van daardie 'tuisgemaakte' sterre beland in die dik skyf in die middel van die sterrestelsel, terwyl die meeste wat uit Gaia-Enceladus gevang is, in die buitenste stralekrans van die sterrestelsel is.
"Die samesmelting met Gaia-Enceladus word beskou as een van die belangrikste in die Melkweg se geskiedenis en vorm hoe ons dit vandag waarneem," het Josefina Montalban, met die School of Physics and Astronomy, aan die Universiteit van Birmingham in die Verenigde Koninkryk gesê. , wat die projek gelei het.
Deur die ouderdom van die sterre te bereken, kon die navorsers vir die eerste keer vasstel dat die sterre wat van Gaia-Enceladus gevange geneem is, soortgelyke of effens jonger ouderdomme het in vergelyking met die meerderheid sterre wat in die Melkweg gebore is.
'N Gewelddadige samesmelting tussen twee sterrestelsels skud sake op, het Vincenzo gesê.
Die resultate het getoon dat die samesmelting die wentelbane van die sterre wat reeds in die sterrestelsel was, verander het, en dit meer eksentriek gemaak het.
Vincenzo het die sterre se bewegings vergelyk met 'n dans, waar die sterre uit die voormalige Gaia-Enceladus anders beweeg as dié wat in die Melkweg gebore is.
Die sterre "trek" selfs anders aan, het Vincenzo gesê, met sterre van buite wat verskillende chemiese samestellings toon as dié wat in die Melkweg gebore is.
Die navorsers het verskillende benaderings en databronne gebruik om hul studie uit te voer. Een manier waarop die navorsers sulke presiese ouderdomme van die sterre kon kry, was deur die gebruik van asteroseismologie, 'n relatief nuwe veld wat die interne struktuur van sterre ondersoek.
Asteroseismoloë bestudeer ossillasies in sterre, dit is klankgolwe wat deur hul binnekant rimpel, het Mathieu Vrard, 'n postdoktorale navorsingsgenoot in die departement sterrekunde in Ohio, gesê.
"Dit stel ons in staat om baie presiese ouderdomme vir die sterre te kry, wat belangrik is om die chronologie van die gebeure in die vroeë Melkweg te bepaal," het Vrard gesê.
Die studie het ook 'n spektroskopiese opname gebruik, genaamd APOGEE, wat die chemiese samestelling van sterre bied - 'n ander hulpmiddel om hul ouderdomme te bepaal.
"Ons het die groot potensiaal van asteroseismologie in kombinasie met spektroskopie getoon om individuele sterre te verouder," het Montalban gesê.
Volgens die navorsers is hierdie studie net die eerste stap.
"Ons is nou van plan om hierdie benadering op groter sterremonsters toe te pas en selfs meer subtiele kenmerke van die frekwensiespektra in te sluit. Dit sal uiteindelik lei tot 'n baie skerper siening van die samelewingsgeskiedenis en evolusie van die Melkweg, wat 'n tydlyn sal skep van hoe ons sterrestelsel ontwikkel, ”het Vincenzo gesê.
