วิธีการที่เรียบง่าย แต่สง่างามในการวัดแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวเพิ่งถูกค้นพบ พัฒนาโดยทีมนักดาราศาสตร์และนำโดยศาสตราจารย์แวนเดอร์บิลต์สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ Keivan Stassun เทคนิคใหม่นี้ใช้วัด“ การสั่นไหว” ของดาว
ด้วยความไม่แน่นอนตั้งแต่ 50 เปอร์เซ็นต์ถึง 200 เปอร์เซ็นต์นักดาราศาสตร์กระตือรือร้นที่จะยึดวิธีการใหม่ในการวัดแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวซึ่งจะยกระดับสนามเด็กเล่น ด้วยการได้รับตัวเลขที่ปรับปรุงใหม่สำหรับดาวฤกษ์ที่หลากหลายในระยะทางที่หลากหลายวิธีการใหม่นี้อาจลดความไม่แน่นอนลงครึ่งหนึ่ง
“ เมื่อคุณทราบแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวคุณจะต้องมีการวัดอื่นเพียงอย่างเดียวนั่นคืออุณหภูมิของมันซึ่งค่อนข้างง่ายที่จะหาได้เพื่อกำหนดมวลขนาดและคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญอื่น ๆ ของมัน” Stassun กล่าว
“ การวัดความโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวฤกษ์นั้นเป็นธุรกิจที่ยากเสมอ” Gibor Basri ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์กล่าวเสริม “ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องน่าประหลาดใจมากที่พบว่าแสงที่เปล่งประกายของดาวฤกษ์นั้นเป็นวิธีที่ง่ายในการทำ”
เราจะวัดแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวดวงดาวได้อย่างไร จนถึงตอนนี้นักดาราศาสตร์พึ่งพาวิธีการสามวิธี: เชิงแสงสเปกโทรสโกปีและ asteroseismic วิธีการวัดแบบใหม่นี้เรียกว่า“ วิธีการสั่นไหว” นั้นง่ายกว่าวิธีก่อนหน้ามากกว่าและมีความแม่นยำมากกว่าสองวิธี ลองมาดูทั้งสามวิธีที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน ...
สำหรับ photometry เรามองว่าดาวดวงหนึ่งเปล่งประกายในสีต่างๆอย่างไร รูปแบบเหล่านี้จะแสดงองค์ประกอบทางเคมีอุณหภูมิและแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวเช่นเดียวกับกราฟ สามารถใช้กับดาวฤกษ์จาง ๆ ได้ข้อมูลการวัดความเข้มแสงนั้นสังเกตได้ง่าย แต่ก็ไม่แม่นยำ มันอยู่ในช่วงที่มีความไม่แน่นอน 90 ถึง 150 เปอร์เซ็นต์ เทคนิคสเปคโตรสโคปีจะดูที่สี แต่เป็นการมองที่ใกล้กว่ามากกับการปล่อยองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ แม้ว่ามันจะมีอัตราความไม่แน่นอนต่ำกว่า 25 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ แต่ก็ จำกัด อยู่ที่ดาวที่สว่างกว่า เช่นเดียวกับบาร์โค้ดมันจะวัดแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวโดยดูว่าแถบสเปกตรัมกว้างแค่ไหน: แรงโน้มถ่วงสูงจะกระจายออกไปในขณะที่แรงโน้มถ่วงต่ำจะแคบลง ใน asteroseismology ความแม่นยำจะคมชัดเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ แต่การวัดนั้นยากที่จะหาและ จำกัด อยู่เพียงดาวที่สว่างและใกล้เคียง ในเทคนิคนี้เสียงที่เคลื่อนที่ผ่านภายในตัวเอกจะถูกวัดและความถี่เฉพาะที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวจะถูกระบุ ดาวยักษ์จะเต้นเป็นจังหวะที่ระดับต่ำในขณะที่ดาวขนาดเล็กก็จะดังก้องที่ระดับสูงกว่า ลองนึกภาพฆ้องของระฆังขนาดใหญ่ซึ่งตรงข้ามกับเสียงกริ่งของเสียงขนาดเล็ก
ดังนั้นการสั่นไหวคืออะไร? ในวิธีการสั่นไหวจะวัดความแตกต่างของความสว่างของดาวโดยเฉพาะความแปรผันที่เกิดขึ้นในแปดชั่วโมงหรือน้อยกว่า การแปรผันเหล่านี้ดูเหมือนจะเชื่อมโยงกับแกรนูลของพื้นผิวการเชื่อมต่อระหว่างกันของ“ เซลล์” ที่ปกคลุมพื้นผิวของดาวฤกษ์ ภูมิภาคเหล่านี้เกิดขึ้นจากคอลัมน์ของก๊าซที่เพิ่มขึ้นจากด้านล่าง สำหรับดาวฤกษ์ที่มีแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวสูงแกรนูลดูเหมือนจะละเอียดกว่าและจะสั่นไหวเร็วกว่าในขณะที่ดาวฤกษ์ที่มีแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวต่ำแสดงแกรนูลหยาบและสั่นไหวช้าๆ การสั่นไหวของการบันทึกนั้นเป็นกระบวนการที่ง่ายซึ่งมีรหัสคอมพิวเตอร์เพียงห้าบรรทัดเท่านั้นในการสร้างการวัดขั้นพื้นฐาน ด้วยความง่ายและความเรียบง่ายมันไม่เพียงลดค่าใช้จ่ายในการรับข้อมูล แต่ยังช่วยลดความพยายามที่จำเป็นในการวัดแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวฤกษ์จำนวนมาก
“ วิธีการทางสเปกโทรสโกปีเปรียบเสมือนการผ่าตัด การวิเคราะห์นั้นพิถีพิถันและเกี่ยวข้องและละเอียดมาก” สตาซันกล่าว “ การสั่นไหวเป็นเหมือนอัลตร้าซาวด์ คุณเรียกใช้โพรบรอบ ๆ พื้นผิวแล้วคุณจะเห็นสิ่งที่คุณต้องการดู แต่พลังการวินิจฉัยของมัน - อย่างน้อยก็เพื่อจุดประสงค์ในการวัดแรงโน้มถ่วง - จะดีถ้าไม่ดีกว่า "
วิธีการสั่นไหวนั้นแม่นยำหรือไม่? ด้วยการวางการวัดแบบคู่ขนานกับ asteroseismology นักวิจัยได้กำหนดให้มีปัจจัยความไม่แน่นอนน้อยกว่าร้อยละ 25 ซึ่งดีกว่าผลทางสเปกโทรสโกปีและโฟโตเมตริก คุณลักษณะที่ไม่ดีเพียงอย่างเดียวคือต้องการข้อมูลที่ถูกต้องในระยะเวลานาน อย่างไรก็ตามเคปเลอร์ซึ่งเป็นเครื่องมือพิเศษได้ให้ข้อมูลจำนวนมากที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้ ต้องขอบคุณการสำรวจดวงดาวที่ตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบหลายหมื่นดวงทำให้ข้อมูลของเคปเลอร์สามารถตรวจสอบการสั่นไหวในอนาคตได้อย่างง่ายดาย
“ ความแม่นยำที่ยอดเยี่ยมของข้อมูลจากเคปเลอร์ช่วยให้เราสามารถตรวจสอบการปั่นและคลื่นบนพื้นผิวของดาวได้” Joshua Pepper สมาชิกทีมผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัย Lehigh กล่าว “ พฤติกรรมนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยต่อความสว่างของดาวในระยะเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงและบอกรายละเอียดที่ดีว่าดวงดาวเหล่านี้อยู่ไกลแค่ไหนในช่วงอายุวิวัฒนาการของพวกเขา”
การสั่นไหวเป็นวิธีการค้นพบ? นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Fabienne Bastien เป็นคนแรกที่สังเกตเห็นบางสิ่งที่แตกต่างออกไปเล็กน้อยในขณะที่ใช้ซอฟต์แวร์สร้างภาพข้อมูลพิเศษเพื่อตรวจสอบข้อมูลของ Kepler ซอฟต์แวร์นี้พัฒนาโดยนักดาราศาสตร์แวนเดอร์บิลต์เดิมมีจุดประสงค์เพื่อตรวจสอบชุดข้อมูลดาราศาสตร์ขนาดใหญ่หลายมิติ (เครื่องมือสร้างภาพข้อมูลที่เปิดใช้งานการค้นพบนี้ซึ่งเรียกว่า Filtergraph นั้นเป็นบริการสาธารณะโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย)
“ ฉันกำลังวางแผนพารามิเตอร์ต่าง ๆ เพื่อค้นหาสิ่งที่สัมพันธ์กับความแรงของสนามแม่เหล็กของดาว” Bastien กล่าว “ ฉันไม่พบมัน แต่ฉันพบความสัมพันธ์ที่น่าสนใจระหว่างรูปแบบการสั่นไหวบางอย่างกับแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์”
บาสเตียนจึงรายงานการค้นพบของเธอต่อสตาซัน ทั้งคู่จึงตัดสินใจลองวิธีการใหม่เกี่ยวกับเส้นโค้งแสงเคปเลอร์ที่เก็บถาวรของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์หลายร้อยดวง ตามการเปิดเผยของข่าวเมื่อพวกเขาจับคู่ความสว่างเฉลี่ยของดาวใด ๆ กับความเข้มของการสั่นไหวพวกเขาสังเกตเห็นรูปแบบ “ เมื่ออายุของดาวความแปรปรวนโดยรวมของพวกมันลดลงเหลือน้อยที่สุด สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ง่ายเนื่องจากอัตราการที่ดาวฤกษ์หมุนรอบตัวจะค่อยๆลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อดาวมาถึงจุดต่ำสุดนี้การสั่นไหวของพวกมันเริ่มเพิ่มขึ้นในความซับซ้อนซึ่งเป็นลักษณะที่นักดาราศาสตร์ระบุว่า“ เสียงแตก” เมื่อพวกเขามาถึงจุดนี้ซึ่งพวกเขาเรียกว่าพื้นสั่นไหวดวงดาวดูเหมือนจะรักษาระดับความแปรปรวนในระดับต่ำนี้ไปตลอดชีวิตแม้ว่ามันจะปรากฏขึ้นอีกครั้งเมื่อดาวเข้ามาใกล้จุดจบของชีวิตในฐานะดาวยักษ์แดง .”
“ นี่เป็นวิธีใหม่ที่น่าสนใจในการดูวิวัฒนาการของดาวฤกษ์และวิธีที่จะทำให้วิวัฒนาการในอนาคตของดวงอาทิตย์ของเรากลายเป็นมุมมองที่น่ากลัวยิ่งขึ้น” สตาซันกล่าว
ดังนั้นอนาคตของดวงอาทิตย์ของเราคืออะไรจากการสั่นไหว เมื่อนักวิจัยสุ่มตัวอย่างโค้งของแสงของดวงอาทิตย์พวกเขาพบว่ามัน“ ลอยอยู่เหนือพื้นแสงวูบวาบ” การวัดนี้ทำให้พวกเขาตั้งสมมติฐานว่าโซลจะเปลี่ยนเป็น "สถานะของความแปรปรวนขั้นต่ำและในกระบวนการจะสูญเสียตำแหน่ง" นี่อาจเป็นสาเหตุที่เราไม่เห็นกิจกรรมมากที่สุดเท่าที่คาดไว้ในช่วงเวลาสูงสุดของพลังงานแสงอาทิตย์หรือนี่เป็นเพียงทฤษฎีใหม่ที่เร็วเกินไปที่จะตั้งสมมติฐาน เราจะเรียกการสั่นไหวของคุณและยกระดับจุดสองจุดให้คุณ ...
แหล่งที่มาของเรื่องดั้งเดิม: ข่าว Vanderbilt
