Dźwięczące gwiazdy pomagają w badaniu odległych planet
Asterosejsmologia to nowa dziedzina, która rewolucjonizuje astrofizykę. Wykorzystuje ona informacje niesione przez fale dźwiękowe przechodzące przez gwiazdy, aby pogłębić naszą wiedzę o galaktyce. Podczas projektu PULSATION asterosejsmolodzy z Instytutu Astrofizyki i Nauk o Kosmosie Uniwersytetu w Porto w Portugalii wykorzystali teleskop Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) należący do NASA w celu zbadania około 100 000 gwiazd. W wyniku badania udało im się odkryć gorący odpowiednik Saturna i ciepłą planetę o nieco mniejszych od Saturna rozmiarach, a także dowiedzieć się więcej o znanych już planetach, w tym o tych, które teoretycznie powinny przestać istnieć. „Informacje zawarte w drganiach emitowanych przez gwiazdy pozwalają na precyzyjne określenie podstawowych właściwości gwiazd, takich jak masa, promień i wiek”, wyjaśnia Tiago Campante, badacz z Instytutu, którego prace otrzymały wsparcie w ramach programu działań „Maria Skłodowska-Curie”. Jego zespół zajmuje się tworzeniem internetowego katalogu planet i ich gwiazd macierzystych, aby pomóc naukowcom odpowiedzieć na niektóre z najważniejszych i nierozstrzygniętych pytań dotyczących ewolucji gwiazd i ich układów planetarnych.
Dodatek do misji
Teleskop TESS powstał przede wszystkim z myślą o odnajdowaniu nowych planet wokół pobliskich jasnych gwiazd. Jego fotometr w sposób ciągły zbiera światło gwiazd, obserwując pas nieba przez 27 dni przed przeniesieniem się na inny fragment panoramy. Taka precyzja stanowiła szansę dla asterosejsmologów, takich jak Campante. Gwiazdy są przenikane przez fale dźwiękowe generowane w wyniku ruchów konwekcyjnych w pobliżu ich powierzchni, co sprawia, że stają się źródłem słabego dźwięczenia. To powoduje drobne zmiany w ich jasności. „Za pomocą wystarczająco precyzyjnego fotometru można zmierzyć takie wahania jasności i rozłożyć je na mody naturalne drgań gwiazdy”, dodaje Campante. Naukowcy przeprowadzili za pomocą TESS automatyczne wyszukiwanie tranzytów dla krzywych światłowych około 100 000 czerwonych olbrzymów, koncentrując się na olbrzymich planetach z okresami orbitalnymi dla ich gwiazd krótszymi niż 20 dni. To badanie jest pierwszym tak szeroko zakrojonym, które w sposób systematyczny łączy asterosejsmologię z fotometrią tranzytową w celu scharakteryzowania egzoplanet.
Ocalałe planety
Oprócz odkrycia dwóch planet klasy Saturna, badanie pozwoliło też poznać lepiej te, które odkryto jeszcze przed uruchomieniem teleskopu TESS w 2018 roku. Naukowcy przyjrzeli się szczególnie ewolucji orbitalnej jednej z nich – HD 203949 b – po ustaleniu jej masy, rozmiaru i wieku na podstawie danych asterosejsmologicznych. Byli zaskoczeni, że ta planeta nie została pochłonięta przez otoczkę gwiazdy, która podczas ewolucji czerwonego olbrzyma powinna się rozszerzyć poza obecną orbitę planety. W czasopiśmie „The Astrophysical Journal” wysunęli hipotezę przetrwania planety w wyniku oddziaływań pływowych zachodzących między nią a jej słońcem. Campante podzielił się swoimi odkryciami z szerszą publicznością, w szczególności podczas delegacji do Ciência Viva, agencji utworzonej w celu promowania nauki i technologii. Wykorzystał astronomię, aby zwiększyć zainteresowanie nauką wśród starszych i młodych, co komentuje następująco: „Opinia publiczna zwykle chce wiedzieć, jak można zaangażować się w poważną kosmiczną misję badawczą, taką jak ta prowadzona za pomocą TESS”.
Słowa kluczowe
PULSATION, asterosejsmologia, Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS, czerwone olbrzymy, olbrzymie planety