روشی تازه برای اندازه گیری گرانش سطحی ستارگان دوردست

* به گفته ی پژوهشگران، شیوه ی سوسو زدن ستارگان می تواند به یافتن شدت گرانش سطحی آن ها کمک کند.
* آگاهی بیشتر درباره ی کشش گرانشی یک ستاره هم می تواند بینش های کلیدی از گام تکاملی آن و سیاره هایی
که شاید پیرامونش باشند ارایه کند.

عامل های بسیاری به نوسان های نور ستارگان خورشیدسان می انجامد؛ عواملی مانند وجود ناحیه های تیره تر و خنک تر روی سطح آن. این دانه بندی های سطح ستاره (granulation) نتیجه ی بالا و پایین رفتن موادیست که ستاره را ساخته اند. نیروی گرانشی روی سطح ستاره هم به نوبه ی خود می تواند بر میزان این تلاطم اثر بگذارد. [ببینید و بخوانید: * دانه های جوشان خورشید * تراوش های سطح خورشید]
این تصویر نمایی از همتاسازی دانه بندی روی سه گونه ستاره
را نشان می دهد: خورشید، یک ستاره ی زیرغول، و یک
ستاره ی غول. بزرگی هر یک متناسب با اندازه ی سیاره ی
زمین که در کنارش است نشان داده شده. تصویر بزرگ تر

گرانش سطح یک ستاره در اصل می تواند بسیاری از ویژگی های دیگرِ ستاره را هم نمایان کند، مانند دما و همنهش (ترکیب) شیمیایی آن.

کیوان استاسون، نویسنده ی مقاله ی این پژوهش و یک اخترفیزیکدان در دانشگاه وندربیلت در نشویل، طی بیانیه ای گفت: «اگر گرانش سطح یک ستاره را بدانیم، دیگر برای تعیین جرم، اندازه و دیگر ویژگی های مهم فیزیکی آن، تنها به یک اندازه گیری دیگر نیاز خواهیم داشت: دمای ستاره، که آن هم بسیار آسان به دست می آید.»

اغلب، گرانش سطح بسیاری از ستاره ها را به دشواری می توان تعیین کرد، به گونه ای که برآوردهای آن می تواند تا ۱۵۰ درصد نادرست از آب در بیاید. اخترشناسان می توانند با بررسی نوسان‌های آهنگین در نور برخی از ستارگان درخشان که در اثر گذر امواج صدا از درون آن ها رخ می دهد، گرانش سطحشان را با عدم قطعیتی تنها ۲ درصدی برآورد نمایند. این روش (بهره گرفتن از امواج صدایی که از درون ستارگان می گذرد) به نام راهبرد اخترلرزه شناسی (asteroseismology) خوانده می شود. [بخوانید: * پژواکی از دل غول سرخ]

گیبور بسری، یکی از نویسندگان مقاله از دانشگاه برکلی کالیفرنیا هم در بیانیه ای گفت: «اندازه گیری درست گرانش سطح ستارگان همیشه یک کار دشوار بوده. ازهمین رو این که نوسان های کوچک در نور یک ستاره می تواند راهی نسبتا آسان برای اندازه گیری گرانش سطح آن ارایه کند، غافلگیری بسیار دلنشینی برای ماست.»

این پژوهشگران با آنالیز اندازه گیری های دقیقی که تلسکوپ فضایی کپلر ناسا برای بیش از ۱۵۰ هزار ستاره انجام داده بود دریافتند که می توانند گرانش سطح ستارگان را با نگاه کردن به شیوه ی تغییرات نور آن ها برآورد نمایند. آن ها دستاوردهای خود را با مقدار گرانش سطحی چند ستاره ای که به گونه ای جداگانه، از راه اخترلرزه شناسی تعیین شده بود مقایسه کردند.

آن ها تایید کردند که دانه بندی های سطح ستاره به افت و خیز نور ستاره در بازه ی کمتر از هشت ساعت می انجامد. دانه‌بندی هم به نوبه ی خود به گرانش سطح ربط دارد. هر چه گرانش سطح کمتر باشد، تغییرات بیشتری در درخشش نور ستاره دیده می شود، احتمالا به این دلیل که مواد داغ تر و روشن تر ستاره به گونه ی شدیدتری با مواد سردتر و تیره تر می‌آمیزند.

استاسون به اسپیس دات کام گفت: «ما دریافته ایم که می توان به شیوه ای بسیار سرراست و از دیدگاه مفهومی، ساده، یکی از ویژگی های بنیادین ستارگان را به دقت اندازه گرفت.»

ظاهرا دانشمندان به کمک این شیوه ی تازه می توانند گرانش سطح ستارگان خورشیدسان را با عدم قطعیتی به کوچکی ۲۵ درصد اندازه بگیرند. محدودیت عمده ی آن اینست که نیاز به داده هایی با کیفیت بسیار بالا دارد که در بازه های زمانی بلند به دست آمده باشند، و البته این هم درست همان گونه داده هاییست که فضاپیمای کپلر هنگامی که به دنبال افت و خیزهای منظم در نور ستارگان (در پی گذشتن سیاره های بیگانه از برابر ستاره هایشان) می گشت گرد آورده.
در این تصویر متحرک از سطح خورشید که با
بهره از تصاویر فضاپیمای هینوده درست شده،
دانه بندی هایی که توسط سلول های همرفتی
پدید می آیند را می توان پیرامون یک لکه ی
خورشیدی مشاهده کرد. منبع

این شیوه ی تازه همچنین می تواند درباره ی فرگشت (تکامل) ستارگان نیز سرنخ هایی به ما بدهد. پژوهشگران همچنین اشاره کردند که ستارگان با پیر شدن و پف کردن و تبدیل شدن به غول های سرخ، لرزش نورشان هم کندتر می‌شود، احتمالا به این دلیل که آشفتگی و تلاطم مواد درونشان آهسته تر انجام می شود.

استاسون می گوید: «لرزش نور ستارگانِ پیرتر، کند انجام می شود و بلندتر و رساتر است. این یک روش تازه و جالب برای بررسی فرگشت ستارگان است و راهیست برای آن که چشم انداز دگرگونی های آینده ی خورشید خودمان را گسترده تر بسازیم.»

این روش می تواند در شناسایی و یافتن سیاره های پیرامون این ستارگان دوردست نیز کمک کند. یک راهبرد رایج برای شناسایی و آگاهی بیشتر درباره‌ی چنین فراسیاره هایی اینست که به تاثیر کشش گرانشی‌ای که آن ها بر ستاره‌شان وارد می کنند نگاه کنیم. محاسبه‌ی نیروی گرانش می تواند به گونه ی چشمگیری برآوردهای ما از اندازه ی صدها فراسیاره ای که در ۲۰ سال گذشته یافته شده اند را بهبود بخشد. برآوردهای کنونی دارای عدم قطعیتی میان ۵۰ تا ۲۰۰ درصدند، و اکنون چنان چه پژوهشگران می‌گویند، به کمک شیوه ی تازه، می توانیم برآوردمان از گرانش سطح ستارگانی که این سیاره ها به گردشان می چرخند را دقیق تر کرده و از این راه، این عدم قطعیت ها را دستکم تا نصف کاهش دهیم.

ماریا ووماک، مدیر برنامه در بنیاد ملی دانش، که بوجه ی این پژوهش ها را تامین کرده، در بیانیه ای گفت: «این در واقع می تواند همان پیشرفت نامنتظره ای باشد که برای یافتن اندازه ی صدها ستاره و فراسیاره نیاز داشتیم. تعیین اندازه ی دقیق فراسیاره ها نقشی کلیدی در اندازه گیری چگالی آن ها دارد، چیزی که تکه ی گمشده ی پازل برای بسیاری از سیاره ها بوده. از همین رو این نوآوری افزون بر داشتن مفاهیم و پیامدهایی برای فرگشت ستارگان، برای شناسایی صدها فراسیاره هم بسیار ارزشمند خواهد بود، چه گازی و چه سنگی.»

استاسون هم می افزاید: «ما اکنون در تلاشیم تا با بهره از روش خود، گرانش سطحی همه ی ستارگانی که تلسکوپ کپلر به دورشان سیاره هایی یافته را دوباره محاسبه کنیم. ما می خواهیم یک ارزیابی جمعی دوباره برای همه ی سیاره هایی که کپلر یافته انجام دهیم تا این ویژگیشان را با دقت بیشتری تعیین نماییم.»

وی ادامه می دهد: «ما اکنون یک چشم انداز کاملا تازه برای اندازه ی ستاره ها داریم، برای داوری درباره ی چگونگی پیدایش آن ها، و برای این منظور تنها کاری که باید بکنیم، نگاه کردن به چشمک های ستاره هاست.»

این دانشمندان یافته های خود را در شماره ی ۲۲ اوت نشریه ی نیچر منتشر کردند.
در این نمودار، محور عمودی اندازه ی تغییرات درخشش ستاره را نشان می دهد و محور افقی، نشانگر میزان "لرزش نور" آنست که در اثر دانه بندی های سطحش رخ می دهد. یک ستاره ی جوان زندگیش را از بالا، سمت چپ این نمودار می آغازد، با تغییرات شدید روشنایی که در اثر لکه های سطحش پدید می آیند. ولی با بالا رفتن سن ستاره، شمار لکه ها هم کاهش می یابد و ستاره رو به پایین، کمی به سوی راست نمودار جابجا می شود. هنگامی که ستاره به گونه ی مغناطیسی آرام می شود، به "کف" نمودار می رسد و دیگر آن جا را ترک نمی کند و تنها همچنان که پف می کند، به سمت راست نمودار جابجا می شود. دانشمندان این بخش از نمودار را "رشته ی سوسو زدن" نامیده اند. تغییرات گرانش سطحی، که از راه اخترلرزه شناسی به دست می آید، با گوناگونی رنگ ها نمایانده شده. (بزرگی هر نماد پیچیدگی منحنی نور را نشان می دهد که از روی شمار دفعه های گذشتن از میانه ی آن اندازه گرفته شده). جالب است که میزان لرزش نور خورشید به گونه ای گسترده طی چرخه ی ۱۱ ساله ی فعالیتش تغییر می کند (با خط و ستاره ی سیاه در پایین، سمت چپ نشان داده شده). لرزش نور خورشید هم به هنگام کمینه ی فعالیتش به کف نمودار می رسد. منبع نمودار- تصویر بزرگ تر

واژه نامه:
sun-like star - granulation - star - surface gravity - Keivan Stassun - asteroseismology - Gibor Basri - NASA - Kepler space telescope - planet - stellar evolution - red giant - flickering - exoplanet - Maria Womack - starspot - National Science Foundation - rocky - gaseous - Nature - Sun - subgiant star - giant star - earth

منبع: SPACE.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه