Zephyrnet-logotyp

Generativ dataintelligens

Nano-teknik

Forskare mäter avståndet till stjärnor genom deras musik

Återutgiven av Platon
Återutgiven av Platon

Datum:

Visningar: 68
15 dec 2023 (Nanowerk Nyheter) För de flesta av oss verkar de otaliga ljuspunkterna på natthimlen alla vara stjärnor. Men i själva verket är några av dessa fläckar faktiskt planeter, eller avlägsna solar, eller till och med hela galaxer som ligger miljarder ljusår bort. Vad du tittar på beror på hur långt det är från jorden. Det är därför att mäta det exakta avståndet till himlaobjekt är ett så viktigt mål för astronomer – och en av de största utmaningarna de för närvarande tar itu med. Det var med detta i åtanke som European Space Agency (ESA) lanserade Gaia-uppdraget för tio år sedan. Data som samlats in av Gaia-satelliten öppnar ett fönster in i det nära universum och ger astronomiska mätningar – såsom position, avstånd från jorden och rörelse – på nästan två miljarder stjärnor.

Key Takeaways

  • Europeiska rymdorganisationens Gaia-uppdrag har avsevärt förbättrat vår förståelse av universum och ger detaljerade mätningar på nästan två miljarder stjärnor.
  • EPFL:s forskning med hjälp av parallaxer för avståndsmätning och universitetet i Bolognas studie med asteroseismologi avslöjar komplexitet i beräkning av stjärnavstånd och behovet av förbättringar av noggrannheten.
  • Asteroseismologi, som analyserar stjärnvibrationer för att förstå fysiska egenskaper, spelar en viktig roll för att verifiera noggrannheten av Gaias parallaxmätningar och har potential för framtida rymduppdrag som TESS och PLATO.

    • Forskningen

    Vid EPFL siktar forskargruppen Standard Candles and Distances under ledning av prof. Richard Anderson på att mäta den nuvarande expansionen av universum och ser Gaia som ett värdefullt verktyg. "Gaia ökade antalet stjärnor vars parallaxer mäts med en faktor 10,000 XNUMX tack vare en enorm ökning i noggrannhet jämfört med sin föregångare, ESA Hipparcos-uppdraget", säger han. Idag använder forskare parallaxer för att beräkna avståndet till stjärnor. Denna metod går ut på att mäta parallaxvinklar, med hjälp av satelliten, genom en form av triangulering mellan Gaias placering i rymden, Solen och stjärnan i fråga. Ju längre bort en stjärna är, desto svårare är mätningen eftersom parallaxen blir mindre ju större avståndet är. Forskare använder parallaxer för att beräkna avståndet till stjärnor Forskare använder parallaxer för att beräkna avståndet till stjärnor. (Bild: ESA) Trots Gaias rungande framgång är mätningen av parallax komplex, och det återstår små systematiska effekter som måste kontrolleras och korrigeras för att Gaia-parallaxerna ska nå sin fulla potential. Detta är vad forskare från EPFL och universitetet i Bologna i Italien har arbetat med, genom beräkningar utförda på över 12,000 XNUMX oscillerande röda jättestjärnor* – den största provstorleken och de mest exakta mätningarna hittills. "Vi mätte Gaia-biaserna genom att jämföra parallaxerna som rapporterats av satelliten med parallaxerna från samma stjärnor som vi bestämde med asteroseismologi", säger Saniya Khan, forskare i Andersons forskargrupp och huvudförfattare till en studie idag i Astronomi och astrofysik ("Undersöker Gaia EDR3 parallaxsystematik med hjälp av asteroseismologi av Cool Giant Stars observerad av Kepler, K2 och TESS").

    Stjärna jordbävningar

    På samma sätt som geologer studerar jordens struktur med hjälp av jordbävningar, använder astronomer asteroseismologi, och specifikt stjärnors vibrationer och svängningar, för att samla information om deras fysiska egenskaper. Stjärnsvängningar mäts som små variationer i ljusintensitet och omvandlas till ljudvågor, vilket ger upphov till ett frekvensspektrum av dessa svängningar. "Frekvensspektrumet låter oss bestämma hur långt borta en stjärna är, vilket gör att vi kan få asteroseismiska parallaxer", säger Khan. "I vår studie lyssnade vi på 'musik' från ett stort antal stjärnor - några av dem 15,000 XNUMX ljusår bort!" För att förvandla ljud till avståndsmätningar började forskargruppen med ett enkelt faktum. Den hastighet med vilken ljudvågor utbreder sig över rymden beror på temperaturen och densiteten i stjärnans inre. "Genom att analysera frekvensspektrumet för stjärnsvängningar kan vi uppskatta storleken på en stjärna, ungefär som du kan identifiera storleken på ett musikinstrument genom vilken typ av ljud det gör - tänk på skillnaden i tonhöjd mellan en violon och en cello , säger Andrea Miglio, professor vid universitetet i Bolognas institution för fysik och astronomi och studiens tredje författare. Konstnärens syn som illustrerar hur individuella ljudvågor utbreder sig inuti stjärnor som solen Konstnärens syn som illustrerar hur individuella ljudvågor utbreder sig inuti stjärnor som solen. Vissa fortplantar sig längs ytskikten, medan andra går rakt igenom stjärnans centrum. (Bild: ESA)

    Sofistikerade analyser

    Efter att på så sätt ha beräknat en stjärnas storlek, bestämde astronomerna sedan dess ljusstyrka och jämförde denna siffra med den ljusstyrka som uppfattas här på jorden. De kopplade denna information med temperatur och kemisk sammansättning avläsningar erhållna från spektroskopi och körde dessa data genom sofistikerade analyser för att beräkna avståndet till stjärnan. Slutligen jämförde astronomerna parallaxerna som erhölls i denna process med de som rapporterats av Gaia för att kontrollera noggrannheten i satellitens mätningar. "Asteroseismologi är det enda sättet vi kan kontrollera Gaias parallaxnoggrannhet över hela himlen - det vill säga för både låg- och högintensiva stjärnor", säger Anderson. Och framtiden för detta område är ljus, som Khan beskriver: "Kommande rymduppdrag som TESS och PLATO avsedda att upptäcka och kartlägga exoplaneter kommer att använda asteroseismologi och leverera de nödvändiga datamängderna över allt större delar av himlen. Metoder som liknar vår kommer därför att spela en avgörande roll för att förbättra Gaias parallaxmätningar, vilket kommer att hjälpa oss att lokalisera vår plats i universum och gynna en uppsjö av delområden inom astronomi och astrofysik.”
    plats_img

    Senaste intelligens

    plats_img

    Copyright @ 2024 Plato Technologies Inc.