Eine himmelhohe Sternsymphonie des Roten Riesen
Rote Riesensternsymphonie
Die NASA hat das obige Video am 4. August 2021 veröffentlicht. Es spielt die Rhythmen von dreirote Riesensternein Richtung der KonstellationDraco der Drache. Diese Sterne sind nur einige der mehr als 158.000 pulsierenden Roten Riesen, die bei Helligkeitsmessungen der NASA gefunden wurdenTESSPlaneten-Jäger. JeneGaiaWeltraumobservatorium lieferte auch wichtige Daten. Um im Video hörbare Töne zu erzeugen, multiplizierten Astronomen die Schwingungsfrequenzen der Sterne mit dem 3 Millionenfachen. Sie sagten, sie könnten sehen, dass größere Sterne längere und tiefere Pulsationen erzeugen als kleinere. Und sie sagten, ihre neue Studie biete einen Einblick in:
… eine beispiellose Ansammlung pulsierender roter Riesensterne am ganzen Himmel. Diese Sternenrhythmen entstehen aus inneren Schallwellen …
TESS steht fürTransiting Exoplanet Survey Satellite. Es ist ein Weltraumteleskop und jagt in erster LinieExoplaneten. Aber seine empfindlichen Messungen der Sternhelligkeit machen TESS ideal für die Untersuchung von Sternoszillationen, aNASA-Erklärunggenannt. Dieses Forschungsgebiet ist nicht neu. Es ist eine jahrzehntealte Technik zur Untersuchung bestimmter Sterne. NamensAsteroseismologie, es stammt aus einer Studie der Schwingungen unserer eigenen Sonne in den 1960er Jahren. Astronomen begannen zu kommentieren, dass ihre Arbeit zeigte, dass einige Sterne „wie eine Glocke läuten“.
Aber der Umfang dieser neuen Studie ist beeindruckend. Der Hauptautor der Studie, AstronomMarschierenan der University of Hawaii in Honolulu, sagte:
Unser erstes Ergebnis mit Sternmessungen in den ersten beiden Jahren von TESS zeigt, dass wir die Massen und Größen dieser oszillierenden Riesen mit einer Präzision bestimmen können, die sich im Verlauf von TESS nur verbessern wird. Was hier wirklich einzigartig ist, ist, dass die breite Abdeckung von TESS es uns ermöglicht, diese Messungen über fast den gesamten Himmel gleichmäßig durchzuführen.
Hon präsentierte die Forschung während der2. TESS-Wissenschaftskonferenz, virtuell vom 2. bis 6. August statt. Diepeer-reviewed Astrophysikalisches Journalhat ein Papier akzeptiert, in dem die Ergebnisse beschrieben werden.
Künstlerisches Konzept der entwickelten Sterne, die als Rote Riesen bekannt sind, in verschiedenen Entfernungen in dieser Illustration. Astronomen haben fast am gesamten Himmel mehr als 158.000 pulsierende Rote Riesen identifiziert. Die Rhythmen dieser Sterne entstehen aus inneren Schallwellen. Sie liefern die Eröffnungsakkorde dessen, was die NASA „eine symphonische Erkundung unserer galaktischen Nachbarschaft“ nannte. Bild überGoddard Space Flight Center der NASA/ Chris Smith (KBRwyle).
Manche Sterne läuten wie Glocken
Das Statement der Wissenschaftler erklärte:
Schallwellen, die sich durch jedes Objekt bewegen – eine Gitarrensaite, eine Orgelpfeife oder das Innere der Erde und der Sonne – können reflektieren und interagieren. Einige Wellen verstärken sich, andere heben sich auf. Dies kann zu einer geordneten Bewegung führen, die als stehende Wellen bezeichnet wird und die Töne in Musikinstrumenten erzeugt.
Direkt unter der Oberfläche von Sternen wie der Sonne steigt heißes Gas auf, kühlt ab und sinkt dann wieder ab, wo es sich wieder erwärmt, ähnlich wie ein Topf mit kochendem Wasser auf einem heißen Herd. Diese Bewegung erzeugt Wellen mit sich änderndem Druck – Schallwellen – die interagieren und letztendlich stabile Schwingungen mit Perioden von wenigen Minuten antreiben, die subtile Helligkeitsänderungen erzeugen. Für die Sonne betragen diese Variationen einige Teile pro Million. Riesensterne mit sonnenähnlichen Massen pulsieren viel langsamer, und die entsprechenden Helligkeitsänderungen können Hunderte Male größer sein.
Das von Frankreich geleitete Weltraumteleskop Convection, Rotation and Planetary Transits (CoRoT) entdeckte zwischen 2006 und 2013 sonnenähnliche Schwingungen in Tausenden von Sternen Riesen. Nun erweitert TESS diese Zahl um ein weiteres Zehnfaches.
MitverfasserJamie Tayar, ebenfalls an der University of Hawaii, kommentierte:
Bei einer so großen Stichprobe werden Riesen, die nur in 1% der Fälle auftreten, ziemlich häufig. Jetzt können wir darüber nachdenken, noch seltenere Beispiele zu finden.
Der Hauptautor dieser Studie, der Astronom Marc Teng Yen Hon, ist Hubble Fellow an der University of Hawaii. Bild überSTScI.
Computer trainieren
Wie oben erwähnt, ist TESS für die Planetenjagd konzipiert. Es ist nicht dafür ausgelegt, klingelnde rote Riesensterne zu finden. Für ihre Studie mussten die Astronomen das durchsuchen, was die NASA 'eine immense Ansammlung von Messungen' von TESS nannte. Dazu brachten Hon und seine Kollegen einem Computer bei, pulsierende Riesen zu erkennen. Das Team verwendetmaschinelles Lernen, eine Form der künstlichen Intelligenz, die Computer trainiert, Entscheidungen basierend auf allgemeinen Mustern zu treffen, ohne sie explizit zu programmieren, sagten sie.
Um das System zu trainieren, verwendete das Team KeplerLichtkurven(Messungen des Lichts eines Sterns über die Zeit) für mehr als 150.000 Sterne, von denen etwa 20.000 oszillierende Rote Riesen waren. Wenn dasneurales NetzwerkNach der Verarbeitung aller TESS-Daten hatte es einen Chor von 158.505 pulsierenden Riesen identifiziert.
Als nächstes fand das Team Entfernungen für jeden Riesen anhand von Daten der Gaia-Mission der ESA (der Europäischen Weltraumorganisation) und zeichnete die Massen dieser Sterne am Himmel auf. Sterne, die massereicher als die Sonne sind, entwickeln sich schneller und werden in jüngeren Jahren zu Riesen. Eine grundlegende Vorhersage der galaktischen Astronomie ist, dass jüngere, massereichere Sterne näher an der Ebene der Galaxie liegen sollten, die durch die hohe Sternendichte gekennzeichnet ist, die das leuchtende Band der Milchstraße am Nachthimmel bildet.
Ein Konzert der Roten Riesen
Ein dritter Mitautor,Daniel Huberan der Universität von Hawaii sagte:
Unsere Karte zeigt erstmals empirisch, dass dies tatsächlich über fast den gesamten Himmel der Fall ist. Mit Hilfe von Gaia hat TESS uns jetzt Tickets für ein Red Giant Konzert am Himmel geschenkt.
Das Video unten ist eine Visualisierung, die das neue Muster von oszillierenden Roten Riesensternen (farbige Punkte) zeigt. Die Farben werden jedem 24-mal-96-Gradwährend der ersten beiden Jahre der TESS-Mission beobachteten Himmelsstreifen. Die Ansicht ändert sich dann, um die Positionen dieser Sterne innerhalb unserer Galaxie anzuzeigen, basierend auf Entfernungen, die von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation bestimmt wurden. Die Skala zeigt Entfernungen in Kiloparsec an, die jeweils 3.260 . entsprechenLichtjahre, und erstreckt sich fast 20.000 Lichtjahre von unserer Sonne.
Fazit: Der Planetenfinder TESS und das Weltraumobservatorium Gaia haben uns Tickets für eine Sternsymphonie des Roten Riesen geschenkt, die jetzt in unserer Milchstraße spielt.