Wissenschaftler messen die Entfernung von Sternen durch ihre „Musik“

Ein Team von Astronomen nutzte die Astronomie, die Untersuchung von Sternschwingungen, um die Entfernung von Sternen von der Erde präzise zu messen.

Ihre Forschung untersuchte Tausende von Sternen und verifizierte Messungen, die während der Gaia-Mission zur Erforschung des nahen Universums durchgeführt wurden.

Für die meisten von uns sind es die unzähligen hellen Flecken am Nachthimmel alle Sterne.

Aber in der Tat sind einige dieser Punkte Es sind ferne Planeten und Sonnen Oder sogar ganze Galaxien, die Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Was Sie betrachten, hängt davon ab, wie weit Sie von der Erde entfernt sind.

Deshalb ist die genaue Messung der Entfernung von Himmelsobjekten ein wichtiges Ziel für Astronomen Eine der größten Herausforderungen Sie sind derzeit damit konfrontiert.

Mit diesem Ziel vor Augen startete die Europäische Weltraumorganisation vor zehn Jahren die Gaia-Mission. Die vom Gaia-Satelliten gesammelten Daten öffnen ein Fenster in das nahe Universum und liefern astronomische Messungen – wie Position, Entfernung von der Erde und Bewegung – von fast zwei Milliarden Sternen.

An der EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Schweiz) wurde die Forschungsgruppe „Candlesticks and Standard Distances“ unter der Leitung von Richard AndersonZiel ist es, die aktuelle Ausdehnung des Universums zu messen, und Gaia gilt als wertvolles Werkzeug.

„Gaya Erhöhung um den Faktor 10.000 „Die Anzahl der Sterne, deren Variabilität gemessen wird, dank der enormen Steigerung der Auflösung im Vergleich zu ihrem Vorgänger, der Hipparcos-Mission der Europäischen Weltraumorganisation.“

Derzeit verwenden Wissenschaftler Parallaxe zur Entfernungsberechnung Wer sind die Stars. Diese Methode besteht aus der Messung von Parallaxenwinkeln mit Hilfe eines Satelliten durch eine Form der Triangulation zwischen Gaias Position im Weltraum, der Sonne und dem betreffenden Stern.

Je weiter entfernt Handelt es sich um einen Stern, ist die Messung schwieriger, da die Parallaxe mit zunehmender Entfernung kleiner wird.

Trotz Gaias enormem Erfolg ist die Messung der Parallaxe komplex und es gibt kleine systematische Effekte, die untersucht und korrigiert werden müssen, damit Gaias Parallaxe ihr volles Potenzial entfalten kann.

Daran haben Wissenschaftler der EPFL und der Universität Bologna in Italien anhand von Berechnungen gearbeitet Mehr als 12.000 Riesensterne Rot blinkend – Die bislang größte Stichprobe und genaueste Messung.

„Wir haben Gaias Parallaxen gemessen, indem wir die vom Satelliten gemeldeten Parallaxen mit den Parallaxen derselben Sterne verglichen haben, die wir mithilfe der Sternseismologie ermittelt haben“, sagt er. Sania Khanein Wissenschaftler in Andersons Forschungsgruppe und Hauptautor der Studie veröffentlicht In der Astronomie und Astrophysik.

Sternbeben

So wie Geologen die Struktur der Erde durch Erdbeben untersuchen, nutzen Astronomen sie Astroseismologieinsbesondere die Vibrationen und Schwingungen von Sternen, um Informationen über ihre physikalischen Eigenschaften zu erhalten.

Sternschwingungen werden wie folgt gemessen: Kleine Unterschiede in der Intensität Licht wird in Schallwellen umgewandelt, wodurch das Frequenzspektrum dieser Schwingungen entsteht.

„Anhand des Frequenzspektrums können wir bestimmen, wie weit der Stern entfernt ist, wodurch wir Asteroidenparallaxenschwankungen ermitteln können“, sagt Khan. „In unserer StudieWir hören die „Musik“ einer Vielzahl von Sternen -Einige von ihnen sind 15.000 Lichtjahre entfernt!

Um Geräusche in Entfernungsmessungen umzuwandeln, ging das Forschungsteam von einer einfachen Tatsache aus. Die Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen durch den Raum ausbreiten Es hängt von Temperatur und Dichte ab Aus dem Inneren des Sterns.

„Durch die Analyse des Frequenzspektrums von Sternschwingungen können wir die Größe eines Sterns abschätzen, genauso wie wir die Größe eines Musikinstruments anhand der Art des Klangs bestimmen können – denken Sie an den Klangunterschied zwischen einer Gitarre und einem Cello.“ ,“ Sie sagt. Andrea MiglioProfessor am Institut für Physik und Astronomie der Universität Bologna und dritter Autor der Studie.

Erweiterte Analysen

Nachdem sie die Größe des Sterns berechnet hatten, bestimmten die Astronomen seine Helligkeit und verglichen sie mit der auf der Erde beobachteten Helligkeit.

Anschließend verknüpften sie diese Informationen mit den durch Spektroskopie ermittelten Temperatur- und chemischen Zusammensetzungswerten und unterzogen diese Daten anspruchsvollen Analysen. Berechnen Sie die Entfernung zum Stern.

Schließlich verglichen Astronomen die durch diesen Prozess erhaltene Parallaxe mit der von Gaia gemeldeten, um die Genauigkeit der Messungen des Satelliten zu überprüfen.

„Zur Astronomie Nur so kann die Richtigkeit überprüft werden „Die Sicht auf Gaia variiert über den gesamten Himmel, bei Sternen mit niedriger und hoher Dichte“, sagt Anderson. Die Zukunft dieses Bereichs ist rosig, wie Khan hervorhebt:

Weltraummissionen wie TESS und PLATO, deren Ziel es ist, Exoplaneten zu entdecken und zu untersuchen, werden die Astroseismologie nutzen und die notwendigen Datensätze über immer größere Regionen des Himmels bereitstellen.

„Methoden wie unsere werden eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Parallaxenmessungen von Gaia spielen, die uns helfen werden, unseren Platz im Universum zu bestimmen und einer Reihe von Teilbereichen der Astronomie und Astrophysik zugute kommen“, schließt Anderson.