Взбалтывание внутренностей звезд раскрыто с помощью первого в своем роде 3D-моделирования

На базовом уровне звезда довольно проста. Гравитация сжимает звезду, пытаясь сжать ее, из-за чего внутреннее ядро ​​становится чрезвычайно горячим и плотным. Это запускает ядерный синтез, а тепло и давление отталкивают гравитацию.

Эти две силы уравновешивают друг друга, пока звезда находится в состоянии главной последовательности. Очень просто. Но детали того, как это работает, чрезвычайно сложны.

Точное моделирование внутренней части звезды требует сложных компьютерных моделей, и даже в этом случае может быть трудно сопоставить модель с тем, что мы видим на поверхности. звезда. Теперь новое компьютерное моделирование помогает это изменить.

Хотя внутреннее давление и гравитационный вес звезды обычно находятся в равновесии, поток тепла – нет. Все тепло и энергия, генерируемые звездным ядром, должны со временем улетучиваться, и есть два основных способа, которыми это происходит.

Во-первых, через радиационный обмен. Гамма-лучи высокой энергии рассеиваются ядрами в ядре, постепенно теряя часть энергии по мере того, как они мигрируют на поверхность и улетают. Внутренняя часть звезды настолько плотная, что это может занять тысячи лет.

Второй метод — через конвективный поток. Горячий материал около центра звезды пытается расшириться, продвигаясь к поверхности. Тем временем более холодный материал у поверхности конденсируется и опускается к ядру.

Вместе это создает циклический поток материала, который передает тепловую энергию на поверхность звезды. Эта конвекция взбалтывает внутреннюю часть звезды, и из-за таких вещей, как вязкость и турбулентные вихри, ее чрезвычайно трудно смоделировать.

Звезды обычно имеют зону излучения и зону конвекции. Расположение и размер этих зон зависят от массы звезды. Маленькие звезды почти полностью конвективны, в то время как звезды, подобные Солнцу, имеют внутреннюю радиационную зону и внешнюю конвективную зону.

Для массивных звезд это перевернуто, с внутренней конвективной зоной и внешней радиационной зоной. Одна из вещей, которые мы знаем о конвекции, заключается в том, что она может вызывать колебания поверхности звезды, как кипящий котел с водой. Это, в свою очередь, приводит к тому, что общая яркость звезды слегка мерцает.

В этом новом исследовании команда показала, как области конвекции в звезде связаны с тем, как звезда мерцает. Они обнаружили, что звуковые волны, проходящие через звезду, подвержены влиянию конвективных потоков, которые, в свою очередь, изменяют способ мерцания звезды.

Это означает, что в принципе мы можем изучать внутреннюю часть звезды, наблюдая ее мерцание. света, что позволяет астрономам лучше понимать звезды.

Сейчас мерцания слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с помощью современных телескопов. Но с помощью более крупных и чувствительных телескопов мы сможем их изучить.

Мы уже можем изучать влияние звуковых волн на Солнце с помощью так называемой гелиосейсмологии. В ближайшие десятилетия мы сможем сделать это с близкими звездами.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.