Спутник Gaia открывает окно в ближнюю Вселенную, обеспечивая астрономические измерения почти 2 миллиардов звезд. Кредит: ЕКА
Команда астрономов использовала астеросейсмологию или исследование звездных колебаний, чтобы точно измерить расстояние звезд от Земли. В ходе их исследования были изучены тысячи звезд и проверены измерения, проведенные во время миссии Gaia по изучению ближней Вселенной.
Большинству из нас бесчисленные яркие пятна на ночном небе кажутся звездами. Но на самом деле некоторые из этих пятен на самом деле являются планетами, или далекими солнцами, или даже целыми галактиками, расположенными на расстоянии миллиардов световых лет. То, на что вы смотрите, зависит от того, насколько далеко оно находится от Земли. Вот почему измерение точного расстояния до небесных объектов является такой важной целью для астрономов и одной из самых больших задач, которые они сейчас решают.
Именно с этой целью Европейское космическое агентство (ЕКА) запустило миссию «Гайя» 10 лет назад. Данные, собранные спутником Gaia, открывают окно в ближнюю Вселенную, обеспечивая астрономические измерения — такие как положение, расстояние от Земли и движение — почти двух миллиардов звезд.
В EPFL исследовательская группа «Стандартные свечи и расстояния», возглавляемая профессором Ричардом Андерсоном, стремится измерить текущее расширение Вселенной и рассматривает Гайю как ценный инструмент. «Гея увеличила в 10 000 раз количество звезд, параллаксы которых измеряются, благодаря значительному увеличению точности по сравнению с ее предшественницей, миссией ЕКА Hipparcos», — говорит он.
Сегодня ученые используют параллакс для расчета расстояний до звезд. Этот метод включает измерение углов параллакса с помощью спутника посредством триангуляции между положением Гайи в космосе, Солнцем и рассматриваемой звездой. Чем дальше звезда, тем сложнее измерение, потому что параллакс становится меньше, чем больше расстояние.
Ученые используют параллакс для расчета расстояния до звезд. Кредит: ЕКА
Несмотря на оглушительный успех Gaia, измерение параллакса является сложной задачей, и остаются небольшие систематические эффекты, которые необходимо проверять и корректировать, чтобы параллакс Gaia полностью раскрыл свой потенциал. Именно над этим работают ученые из EPFL и Болонского университета в Италии, проводя расчеты на более чем 12 000 колеблющихся красных гигантах — это самый большой размер выборки и самые точные измерения на сегодняшний день.
«Мы измерили отклонения Гайи, сравнив параллаксы, о которых сообщил спутник, с параллаксами тех же звезд, которые мы определили с помощью астеросейсмологии», — говорит Сания Хан, ученый из исследовательской группы Андерсона и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Звездные землетрясения
Точно так же, как геологи изучают структуру Земли с помощью землетрясений, астрономы используют астеросейсмологию и, в частности, вибрации и колебания звезд, чтобы собрать информацию об их физических свойствах. Звездные колебания измеряются как крошечные изменения интенсивности света и преобразуются в звуковые волны, создавая частотный спектр этих колебаний.
«Частотный спектр позволяет нам определить, насколько далеко находится звезда, что позволяет нам получить астеросейсмические параллаксы», — говорит Хан. «В нашем исследовании мы слушали «музыку» огромного количества звезд — некоторые из них находятся на расстоянии 15 000 световых лет от нас».
Взгляд художника, иллюстрирующий, как отдельные звуковые волны распространяются внутри звезд, таких как Солнце. Некоторые распространяются по поверхностным слоям, а другие проходят прямо через центр звезды. Кредит: ЕКА
Чтобы превратить звуки в измерения расстояний, исследовательская группа начала с простого факта. Скорость, с которой звуковые волны распространяются в пространстве, зависит от температуры и плотности недр звезды.
«Анализируя частотный спектр звездных колебаний, мы можем оценить размер звезды так же, как вы можете определить размер музыкального инструмента по типу звука, который он издает — подумайте о разнице в высоте звука между скрипкой и виолончелью. «, — говорит Андреа Мильо, профессор кафедры физики и астрономии Болонского университета и третий автор исследования.
Сложный анализ
Вычислив таким образом размер звезды, астрономы затем определили ее светимость и сравнили эту цифру со светимостью, воспринимаемой здесь, на Земле. Они соединили эту информацию с показаниями температуры и химического состава, полученными с помощью спектроскопии, и проанализировали эти данные, чтобы вычислить расстояние до звезды. Наконец, астрономы сравнили полученные в ходе этого процесса параллаксы с теми, о которых сообщила Гайя, чтобы проверить точность измерений спутника.
«Астеросейсмология — единственный способ проверить точность параллакса Гайи по всему небу, то есть как для звезд низкой, так и для высокой интенсивности», — говорит Андерсон.
И будущее этой области светлое, как отмечает Хан: «Предстоящие космические миссии, такие как TESS и PLATO, предназначенные для обнаружения и исследования экзопланет, будут использовать астеросейсмологию и доставлять необходимые наборы данных во все более обширные области неба. Поэтому методы, подобные нашим, будут иметь большое значение». решающую роль в совершенствовании измерений параллакса с помощью Gaia, которые помогут нам определить наше место во Вселенной и принесут пользу множеству областей астрономии и астрофизики».
Информация от: Федеральной политехнической школой Лозанны.
