"Музыка" звезд может быть использована для измерения расстояний в космосе
В своем прорывном исследовании астрономы использовали астеросейсмологию - изучение звездных колебаний - для измерения расстояния между звездами и Землей с поразительной точностью. Эксперты сравнивают этот метод с использованием "музыки" звезд. Команда применила этот метод к тысячам звезд, перекрестно проверив измерения, полученные в ходе исследования ближней Вселенной миссией Gaia.
Ночное небо представляет собой мозаику из небесных тел - звезд, планет, далеких солнц и галактик, удаленных на миллиарды световых лет. Определение их точного расстояния от Земли - серьезная задача и ключевая цель для астрономов.
Это стремление привело к запуску миссии Gaia Европейского космического агентства десять лет назад. С тех пор спутник Gaia предоставил астрономические данные о почти двух миллиардах звезд, улучшив наше понимание их положения, расстояния и движения.
В Швейцарском федеральном технологическом институте Лозанны (EPFL) исследовательская группа профессора Ричарда Андерсона занимается измерением расширения Вселенной, используя Gaia в качестве инструментального средства.
"Gaia в 10 000 раз увеличила количество звезд, параллаксы которых измеряются, благодаря значительному повышению точности по сравнению с ее предшественницей, миссией ЕКА Hipparcos", - говорит профессор Андерсон.
Измерения параллаксов
Параллаксы имеют основополагающее значение для расчета расстояний до звезд. Этот метод предполагает триангуляцию местоположения Gaia в пространстве, Солнца и рассматриваемой звезды. Однако измерение параллакса становится все более сложной задачей, когда речь идет о далеких звездах.
Несмотря на успех Gaia, измерения параллакса сложны и подвержены небольшим систематическим ошибкам. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа провела расчеты для более чем 12 000 колеблющихся звезд-красных гигантов, создав самую обширную и точную выборку на сегодняшний день.
Мы измерили погрешности "Гайи", сравнив данные о параллаксе спутника с данными, которые мы определили с помощью астеросейсмологии", - объясняет ведущий автор исследования Сания Хан, ученый из группы Андерсона. Это исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, знаменует собой значительный скачок в небесных измерениях.
Астеросейсмология функционирует подобно тому, как геологи используют землетрясения для понимания структуры Земли. Астрономы анализируют вибрации и колебания звезд, которые проявляются в виде изменений интенсивности света. Они преобразуются в звуковые волны, формируя частотный спектр колебаний.
"По частотному спектру мы можем определить, насколько далеко находится звезда, что позволяет нам получить астероидные параллаксы", - говорит Хан. В нашем исследовании мы слушали "музыку" огромного количества звезд - некоторые из них находились на расстоянии 15 000 световых лет!"
Этот процесс включает в себя понимание скорости распространения звуковых волн в пространстве, которая меняется в зависимости от внутренней температуры и плотности звезды.
Значение исследования
"Анализируя частотный спектр звездных колебаний, мы можем оценить размер звезды, подобно тому, как можно определить размер музыкального инструмента по типу издаваемого им звука - вспомните разницу в высоте тона между альтом и виолончелью", - говорит соавтор исследования профессор Андреа Миглио из Болонского университета.
Затем команда сравнила светимость звезд с ощущаемой светимостью на Земле, соединив это с данными о температуре и химическом составе, полученными с помощью спектроскопии. Сложный анализ этих данных позволил точно рассчитать расстояния до звезд.
"Астеросейсмология - единственный способ проверить точность параллакса Gaia на всем небе, то есть для звезд как низкой, так и высокой интенсивности", - пояснил Андерсон.
Будущие исследования
В будущем такие миссии, как TESS и PLATO, будут использовать астеросейсмологию для обнаружения и исследования экзопланет, расширяя охват данных в обширных областях неба.
"Поэтому методы, подобные нашему, будут играть важную роль в улучшении измерений параллакса Gaia, что поможет нам определить наше место во Вселенной и принесет пользу множеству областей астрономии и астрофизики", - говорит Хан.
