Bilim insanları yıldızlara olan mesafeyi müzikleriyle ölçüyor

Gökbilimcilerden oluşan bir ekip, yıldızların Dünya’ya olan mesafesini doğru bir şekilde ölçmek için asterosismolojiyi veya yıldız salınımlarının incelenmesini kullandı. Araştırmaları binlerce yıldızı inceledi ve Gaia’nın yakın evreni inceleme misyonu sırasında alınan ölçümleri kontrol etti.

Çoğumuz için gece gökyüzündeki sayısız parlak noktanın hepsi yıldız gibi görünüyor. Fakat aslında bu noktalardan bazıları aslında gezegenler, uzak güneşler, hatta milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan galaksilerin tamamıdır. Neye baktığınız, Dünya’dan ne kadar uzakta olduğuna bağlıdır. Bu nedenle gök cisimlerine olan mesafeyi tam olarak ölçmek gökbilimciler için çok önemli bir hedeftir ve şu anda uğraştıkları en büyük zorluklardan biridir.

Avrupa Uzay Ajansı (ESA), 10 yıl önce Gaia misyonunu bu düşünceyle başlattı. Gaia uydusu tarafından toplanan veriler, yakın evrene bir pencere açarak yaklaşık iki milyar yıldız üzerinde konum, Dünya’ya olan uzaklık ve hareket gibi astronomik ölçümler sağlıyor.

EPFL’de, Prof. Richard Anderson başkanlığındaki Standart Mumlar ve Uzaklıklar araştırma grubu, evrenin mevcut genişlemesini ölçmeyi amaçlıyor ve Gaia’yı değerli bir araç olarak görüyor. “Gaia, selefi ESA Hipparcos misyonuna göre doğrulukta büyük bir artış sayesinde paralaksları ölçülen yıldızların sayısını 10.000 kat artırdı” diyor.

Günümüzde bilim insanları yıldızlara olan mesafeyi hesaplamak için paralaksları kullanıyor. Bu yöntem, uydu yardımıyla Gaia’nın uzaydaki konumu, güneş ve söz konusu yıldız arasındaki üçgenleme biçimi aracılığıyla paralaks açılarının ölçülmesini içerir. Bir yıldız ne kadar uzakta olursa ölçüm o kadar zor olur çünkü mesafe büyüdükçe paralaks küçülür.

Gaia’nın yankı uyandıran başarısına rağmen, paralaksın ölçümü karmaşıktır ve Gaia paralakslarının tam potansiyellerine ulaşması için kontrol edilmesi ve düzeltilmesi gereken küçük sistematik etkiler mevcuttur. EPFL ve İtalya’daki Bologna Üniversitesi’nden bilim adamlarının, 12.000’den fazla salınan kırmızı dev yıldız üzerinde gerçekleştirilen hesaplamalar yoluyla üzerinde çalıştığı şey budur; bugüne kadarki en büyük örnek boyutu ve en doğru ölçümler.

Anderson’ın araştırma grubundan bir bilim adamı ve bir makalenin başyazarı olan Saniya Khan, “Uydu tarafından bildirilen paralaksları, asterosismoloji kullanarak belirlediğimiz aynı yıldızların paralakslarıyla karşılaştırarak Gaia önyargılarını ölçtük” diyor. çalışmak yayınlanan Astronomi ve Astrofizik.

Yıldız depremleri

Jeologların Dünya’nın yapısını depremleri kullanarak incelediği gibi, gökbilimciler de yıldızların fiziksel özellikleri hakkında bilgi toplamak için asterosismolojiyi ve özellikle yıldızların titreşimlerini ve salınımlarını kullanırlar. Yıldız salınımları, ışık yoğunluğundaki küçük değişiklikler olarak ölçülür ve bu salınımların frekans spektrumunu oluşturan ses dalgalarına dönüştürülür.

Khan, “Frekans spektrumu bir yıldızın ne kadar uzakta olduğunu belirlememize olanak tanıyarak asterosismik paralakslar elde etmemizi sağlıyor” diyor. “Çalışmamızda çok sayıda yıldızın ‘müziğini’ dinledik; bunların bazıları 15.000 ışıkyılı uzaklıkta.”

Araştırma ekibi, sesleri mesafe ölçümlerine dönüştürmek için basit bir gerçekle işe başladı. Ses dalgalarının uzayda yayılma hızı, yıldızın iç kısmının sıcaklığına ve yoğunluğuna bağlıdır.

“Yıldız salınımlarının frekans spektrumunu analiz ederek, bir yıldızın boyutunu tahmin edebiliriz, tıpkı bir müzik enstrümanının boyutunu çıkardığı sesin türüne göre tanımlayabileceğiniz gibi – bir keman ile çello arasındaki perde farkını düşünün. ,” diyor Bologna Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde profesör ve çalışmanın üçüncü yazarı Andrea Miglio.

Gelişmiş analizler

Böylece bir yıldızın boyutunu hesaplayan gökbilimciler, onun parlaklığını belirlediler ve bu rakamı burada, Dünya’da algılanan parlaklıkla karşılaştırdılar. Bu bilgiyi spektroskopiden elde edilen sıcaklık ve kimyasal bileşim okumalarıyla birleştirdiler ve yıldıza olan mesafeyi hesaplamak için bu verileri karmaşık analizlerden geçirdiler. Son olarak gökbilimciler, uydunun ölçümlerinin doğruluğunu kontrol etmek amacıyla bu süreçte elde edilen paralaksları Gaia’nın rapor ettiği paralakslarla karşılaştırdılar.

Anderson, “Asterosismoloji, Gaia’nın paralaks doğruluğunu tam gökyüzünde, yani hem düşük hem de yüksek yoğunluklu yıldızlar için kontrol edebilmemizin tek yoludur” diyor.

Khan’ın da belirttiği gibi, bu alanın geleceği parlak: “Ötegezegenleri tespit etmeyi ve araştırmayı amaçlayan TESS ve PLATO gibi yaklaşan uzay misyonları, asterosismolojiyi kullanacak ve gökyüzünün giderek genişleyen bölgelerine gerekli veri kümelerini sunacak. Bu nedenle bizimkine benzer yöntemler işe yarayacak. Gaia’nın paralaks ölçümlerinin geliştirilmesinde çok önemli bir rol oynayacak, bu da evrendeki yerimizi belirlememize yardımcı olacak ve astronomi ve astrofiziğin çok sayıda alt alanına fayda sağlayacak.”