Tällä viikolla ensimmäiset tulokset Kepler-operaatiosta ilmestyvät aaltoina Yhdysvaltain tähtitieteellisen seuran (AAS) kokouksesta Washington DC: ssä. Tarkoitan tähtitieteen haaraa, josta kuulet enemmän, kun Kepler ja muut tehtävät alkavat paljastaa tähtijen sisärakenteet - asteroseismologia. Joten mitä asteroseismologia on?
Seismologia on maanjäristysten tutkiminen. Mutta vielä tärkeämpää keskustelullemme on seismisten aaltojen tutkiminen. Maanjäristykset tuottavat erityyppisiä seismisiä aaltoja, jotka kulkevat eri kalliokerrosten läpi tarjoamalla meille tavan kuvan rakenteisiin syvällä maapallolla. Pohjimmiltaan suuret maanjäristykset tarjoavat meille luonnollisen sonogrammin katsoaksesi maan sisälle, paljon syvemmälle kuin voimme tunneloida tai porata. Koska nämä aallot leviävät koko suuntaan planeetan toiselta puolelta toiselle, voimme näyttää koko matkan Maan keskustaan. Näin me tiedämme, että Maan ulkosydäme on nestemäinen, ja maan muiden sisäisten ja pintarakenteiden suhteelliset mitat ja tiheydet.
Asteroseismologia, joka tunnetaan myös nimellä tähtiseismologia, antaa meille samanlaisen käsityksen tähteiden rakenteesta. Tutkimalla sykkivien tähtien värähtelyjä, tähtitieteilijät voivat vertaa tähtien sydämiin, joka on yksi vaikeimmista paikoista havaita koko maailmankaikkeudessa. Syy, että tähtien sisätilat voidaan koettaa värähtelyjen perusteella, on se, että erilaiset värähtelymoodit tunkeutuvat eri syvyyksiin tähden sisällä. Yhdistämällä pulsaation nopeus ja amplitudi muihin tietoihin, kuten spektriin, joka paljastaa, mikä on tähden koostumus, saadaan tietoa tähtijen sisäisestä rakenteesta.
Tähtien värähtelymoodit jaetaan kolmeen luokkaan niitä käyttävän voiman perusteella: akustiset, painovoima- ja pinta-painovoima-moodit. p-moodilla tai akustisilla aalloilla on paine voimana, tästä nimestä “p-mode”. Nämä aallot voivat kertoa meille asioita tähden pinnan alla olevien alueiden rakenteesta ja tiheydestä. g-moodi tai painovoima-aallot rajoittuvat tähden sisäpuolelle. f-moodi tai pinnan painovoima-aallot ovat myös painovoima-aaltoja, mutta niitä esiintyy tähtijen ulkokerroksissa tai niiden lähellä, joten ne antavat meille tietoa tähtijen pintaolosuhteista.
Helioseismologia on aallon värähtelyjen etenemistä auringossa. Koska aurinko on meille lähin tähti, on paljon helpompaa tutkia sen sykettä yksityiskohtaisemmin. Tulkitsemalla aurinkoheilahtelut voimme jopa havaita aurinkopisteitä auringon kauimmalla puolella, ennen kuin ne kääntyvät näkyviin. Monet tähtien sisustusmallimme perustuvat tietoihin, jotka on saatu tutkimalla Auringon värähtelyjä. Mutta aurinko on evoluutiossaan vain yksi tähti yhdessä vaiheessa, joten tähtijen ymmärtämiseksi meidän on tarkkailtava paljon enemmän tähtiä, joiden koko, massa, koostumus ja ikä ovat erilaiset.
Juuri sitä Kepler tekee juuri nyt. Satelliitti tuijottaa 100 neliön asteista taivaanosaa Cygnuksen ja Lyran välillä ja ottaa jatkuvasti tietoja yli 150 000 tähden kirkkaudesta seuraavien kolmen tai viiden vuoden ajan. Vaikka Keplerin pääasiallisena tehtävänä on löytää maapallon kaltaisten planeettojen olemassaolo ja runsaus tähtijen ympärillä, kaikkea tätä tarkkaa fotometriaa käytetään muuhun tieteeseen, etenkin tutkimalla kaiken tyyppisiä muuttuvia tähtiä ja suorittamalla asteroseismologiaa tähtiillä, jotka osoittavat auringon kaltaisia värähtelyjä.
Kepler-operaation ensimmäisten tieteellisten tulosten odotettu julkaisu 4. tammikuuta sisälsi lukuisia asteroseismologiaa käsitteleviä artikkeleita ja mahdollisuuksia ymmärtää tähtien rakennetta ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. Astronomit ajavat uuden aallon tiedon aallon leviämisestä tähtiin. Surffaa!
Lisätietoja:
Keplerin asteroseismin potentiaali: ensimmäiset tulokset aurinko-tyyppisille tähtiille
W. J. Chaplin, T. Appourchaux, Y. Elsworth, et ai
http://arxiv.org/abs/1001.0506
Auringonkaltaiset värähtelyt pienen kirkkauden punaisissa jättiläisissä: ensisijainen tulos Kepleristä
T. R. Bedding, D. Huber, D. Stello, et ai
http://arxiv.org/abs/1001.0229
Keplerin asteroseismologiaohjelma: Johdanto ja ensimmäiset tulokset
Ronald L. Gilliland, T. M. Brown, J. Christensen-Dalsgaard
http://arxiv.org/abs/1001.0139
