Kosmiczny teleskop Keplera bada zmienność siedmiu gwiazd w Plejadach

"Siedem sióstr", znane obecnie astronomom jako Plejady, to gromada gwiazd widoczna gołym okiem i obserwowana przez tysiące lat przez uczonych z całego świata. Współcześni astronomie mogą badać te gwiazdy całkiem nowymi metodami!

Naukowcy z Danii we współpracy ze swymi kolegami z innych krajów zaproponowali całkiem nową technikę obserwacji dla tych gwiazd, które są zbyt jasne dla nowoczesnych teleskopów o dużej średnicy zwierciadła. Przy użyciu specjalnego algorytmu korygującego obserwacje wykonane Kosmicznym Teleskopem Keplera (misja K2) zespół badawczy przeprowadził najbardziej jak dotąd szczegółowe badania zróżnicowania gwiazd w Plejadach. Publikacja na ten temat pojawiła się właśnie w czasopiśmie MNRAS.

Teleskopy orbitalne takie jak Kepler są zaprojektowane pod kątem wyszukiwania tranzytów planet obiegających odległe gwiazdy. Są one także w stanie badać tzw. asterosejsmologię, czyli strukturę i procesy ewolucyjne gwiazd, które ujawniają się jako zmiany w ich jasności. Ponieważ jednak misja Kepler miała na celu przede wszystkim szersze spojrzenie na tysiące słabych gwiazd jednocześnie, najjaśniejsze gwiazdy są dla tego teleskopu zbyt jasne i nie mogą być przez niego w prosty sposób zaobserwowane. Silna wiązka światła bardzo jasnej gwiazdy powoduje, że przy próbie jej sfotografowania centralne piksele na detektorze kamery są zbyt nasycone. A to skutkuje znaczną utratą dokładności pomiaru całkowitej jasności gwiazdy. Jest to ten sam proces, który powoduje spadek dynamicznego zasięgu w zwykłych aparatach cyfrowych - nie widzą one wówczas jednocześnie słabych i bardziej jasnych szczegółów obrazu przy takiej samej wartości ekspozycji.

Zdaniem doktora Tima White rozwiązanie tego problemu dla obserwacji jasnych gwiazd z udziałem Teleskopu Keplera okazuje się jednak dość proste. Można na przykład - mówiąc w skrócie - badać nie absolutne, ale względne zmiany zarejestrowanej jasności i mierzyć zmienność sygnału z okolicznych, nienasyconych pikseli, ignorując obszary przesycone światłem.

Ale zmiany w ruchu tego orbitalnego teleskopu i niewielkie niedoskonałości jego detektora mogą wciąż ukryć sygnał świadczący o zmienności jasnych gwiazd. Aby rozwiązać i ten problem, autorzy opracowali całkiem nową metodę, opartą na "ważeniu" wkładu od każdego piksela celem znalezienia takiego stanu, dla którego efekty instrumentalne znoszą się, ujawniając prawdziwą zmienność gwiazdy.

Nowa metoda została nazwana fotometrią halo. To prosty i szybki algorytm, który autorzy publikują jako wolne oprogramowanie open-source. Większość z siedmiu gwiazd Plejad okazuje się być powoli pulsującymi gwiazdami zmiennymi, których jasność zmienia się długookresowo. Częstotliwości tych pulsacji są kluczowe dla zbadania słabo zrozumianych dotychczas procesów zachodzących we wnętrzach tych gwiazd. Ale zmienność siódmej z badanych gwiazda, Mai, jest jednak nieco inna. Poprzednie badania wykazały, że należy ona do klasy gwiazd o nietypowych koncentracjach powierzchniowych pierwiastków chemicznych takich jak mangan. Aby sprawdzić, czy obie te sprawy są ze sobą powiązane, przeprowadzono serię obserwacji spektroskopowych za pomocą Teleskopu SONG Hertzsprung.

Naukowcy uważają, że zmiany jasności tej gwiazdy są silnie skorelowane ze zmiennością poziomu absorbcji manganu w jej atmosferze. Za zmienność tę może odpowiadać na przykład duża plama na powierzchni gwiazdy, która pojawia się wraz z obrotem gwiazdy Maja, w cyklu dziesięciodniowym.

Co ciekawe, już sześćdziesiąt lat temu astronomowie uznali Maję za prekursorkę zupełnie nowej klasy gwiazd zmiennych, którą określono mianem zmiennych typu Mai. Należy do niej m. in. Pherkad (gamma Ursae Minoris). Teraz jednak okazuje się, że sama Maja prawdopodobnie nie należy do tej klasy - jest gwiazdą fizycznie stabilną.

Opracował: Adam Tużnik

 

Więcej informacji:

 

Źródło: astronomynow.com, Royal Astronomical Society

    Na ilustracji:

    Obraz z kosmicznego teleskopu Keplera NASA ukazujący Plejady obserwowane w ramach czwartej kampanii obserwacyjnej misji K2. Źródło: NASA / Aarhus University / T. Biały