Ученые использовали «музыку звезд», чтобы определить расстояние до них
Точное расстояние звезд от Земли ученым позволили рассчитать методы астросейсмологии — науки, исследующей колебания звезд, 15 декабря сообщает пресс-служба Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), Швейцария.
Исследовательская группа EPFL Stellar Standard Candles and Distances, возглавляемая профессором Ричардом Андерсоном, поставила своей целью измерение скорости текущего расширения Вселенной.
В этом исследовании они воспользовались данными, полученными космическим телескопом Gaia, запущенным Европейским космическим агентством (ЕКА) для изучения ближней Вселенной. Данные, полученные спутником, содержат такие астрономические измерения, как положение, расстояние от Земли и перемещение, для почти двух миллиардов звезд.
«Gaia увеличила в 10 000 раз количество звезд, параллаксы которых измеряются, благодаря значительному увеличению точности по сравнению с ее предшественницей, миссией ЕКА Hipparcos», — отметил Андерсон.
Параллакс, изменение видимого положения объекта относительно удаленного фона в зависимости от положения наблюдателя, астрономы используют для расчета расстояний до звезд.
Измеряя углы параллакса с помощью спутника посредством триангуляции между положением Gaia в космосе, можно рассчитать расстояние до рассматриваемой звезды. Чем дальше звезда, тем сложнее измерение, потому что параллакс уменьшается с увеличением расстояния.
Уточнить получаемые данные ученым из EPFL и Болонского университета помогают расчеты по данным о более чем 12 000 осциллирующих красных гигантах. «Мы измерили смещения Gaia, сравнив параллаксы, полученные со спутника, с параллаксами тех же звезд, которые мы определили с помощью астросейсмологии», — рассказала участница группы Андерсона Сания Хан.
Сейсмология помогает геологам изучать структуру Земли с помощью землетрясений, а астросейсмология помогает астрономам по колебаниям звезд получать информацию об их физических свойствах. Звездные колебания измеряются по крошечным изменениям интенсивности света и преобразуются в звуковые волны с определенным частотным спектром этих колебаний.
«Частотный спектр позволяет нам определить, насколько далеко находится звезда, а это позволяет нам получить астросейсмические параллаксы, — поясняет Хан. — В нашем исследовании мы слушали „музыку“ огромного количества звезд — некоторые из них находятся на расстоянии 15 000 световых лет!»
Чтобы измерить расстояние с помощью звука, исследователи учли зависимость скорости, с которой звуковые волны распространяются в звезде, от температуры и плотности ее недр.
«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 — вспомните о разнице в высоте звука между скрипкой и виолончелью», — поясняет Андреа Мильо, профессор кафедры физики и астрономии Болонского университета.
Получив размер звезды, астрономы определили ее светимость и сравнили эту величину со светимостью, какой она определяется с Земли. Эти данные плюс температура и химический состав звезды, полученные с помощью спектроскопии, позволили ученым вычислить расстояние до звезды. Далее они сравнили полученные с помощью астросейсмологии параллаксы с данными Gaia, чтобы проверить точность измерений, сделанных спутником.
Результаты исследования ученые представили в статье «Исследование систематики параллаксов Gaia EDR3 с использованием астросейсмологии холодных звезд-гигантов, наблюдаемых Kepler, K2 и TESS», опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.
Астросейсмология — единственный способ проверить точность параллакса Gaia, считает Андерсон. Хан же уверена, что у этого метода большое будущее:
«Предстоящие космические миссии, такие как TESS и PLATO, предназначенные для обнаружения и исследования экзопланет, будут использовать астросейсмологию и доставлять необходимые наборы данных по всё более обширным областями неба. Поэтому методы, подобные нашим, сыграют решающую роль в совершенствовании измерений параллакса Gaia, что поможет нам определить наше место во Вселенной и принесет пользу множеству областей астрономии и астрофизики».
