Как звучат звезды? — Новая модель позволяет услышать неслышимое
Известно, что звук не способен проникать сквозь космический вакуум. Однако это не мешает звездам выпустить симфонию дозвуковых нот, поскольку их ядерные «печи» приводят в действие сложные вибрации. Телескопы могут определять эти колебания как колебания яркости или температуры на поверхности звезды. По мнению ученых, понимание этих вибраций способно рассказать о внутренней структуре звезды.
«Виолончель звучит как виолончель из-за ее размера и формы», — отметила Жаклин Гольдштейн, аспирант астрономического факультета Университета Висконсин-Мэдисон. «Вибрации звезд также зависят от их размера и структуры».
В своей работе Гольдштейн изучает связь между звездной структурой и вибрациями, разрабатывая программное обеспечение, которое имитирует различные звезды и их частоты. Когда она сравнивает свои симуляции с реальными звездами, Гольдштейн может усовершенствовать свою модель и узнать, что скрывается под поверхностью звезд.
С частотами, повторяющимися порядка минут или дней, вам придется ускорять звездные вибрации в тысячу или миллион раз, чтобы привести их в диапазон человеческого слуха. Эти реверберации наиболее точно можно назвать звездными землетрясениями в честь их сейсмических «кузенов» на Земле. Эта область исследования называется астросейсмология.
Когда звезды сливают водород в более тяжелые элементы в своих ядрах, горячий плазменный газ вибрирует и заставляет звезды мерцать. Эти колебания могут рассказать исследователям о структуре звезды и о том, как она будет меняться с возрастом звезды. Гольдштейн изучает звезды, которые больше нашего Солнца.
«Это те, которые взрываются и создают черные дыры, нейтронные звезды и все тяжелые элементы во Вселенной, которые образуют планеты и, по сути, новую жизнь», — сообщила Гольдштейн. «Мы хотим понять, как они работают и как они влияют на развитие Вселенной. Это действительно глобальные вопросы».
Работая с профессорами астрономии Ричем Таунсендом и Эллен Цвайбель, Гольдштейн разработала программу под названием GYRE, которая включается в программу моделирования звезд MESA. Используя это программное обеспечение, Гольдштейн создает модели звезд различного типа, чтобы увидеть, как их вибрации могут выглядеть для астрономов. Затем она проверяет, насколько близко симуляция соответствует реальности.
И GYRE, и MESA являются программами с открытым исходным кодом, что означает, что ученые могут свободно получать доступ и изменять код. Ежегодно около 40-50 человек посещают летнюю школу MESA в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, чтобы узнать, как использовать программу и усовершенствовать метод мозгового штурма. Голдштейн и ее группа извлекают выгоду из всех этих пользователей, предлагающих изменения и исправления ошибок как в MESA, так и в их собственной программе.
Они также получают поддержку от другой группы ученых — охотников за планетами. Две вещи могут вызвать колебания яркости звезды: внутренние колебания или планета, проходящая перед звездой. По мере того, как поиск экзопланет (планет, которые вращаются вокруг звезд, отличных от нашей) постоянно наращивает обороты, Гольдштейн получила доступ к ряду новых данных о звездных колебаниях, которые были обнаружены в тех же самых исследованиях далеких звезд.
