星の表面重力を測定するシンプルでありながらエレガントな方法が発見されました。天文学者のチームによって開発され、ヴァンダービルトの物理学と天文学の教授であるケイバンスタッサンが率いるこの新しい手法は、星の「ちらつき」を測定します。
不確実性が50％から200％の範囲にある天文学者は、競技場を平準化する星の表面重力を測定する新しい方法に熱心に取り組んでいます。さまざまな距離でさまざまな星の改善された数値を取得することにより、この新しい方法は不確実性の数値を半分に削減できる可能性があります。
「星の表面重力がわかったら、質量、サイズ、その他の重要な物理的性質を決定するために、簡単に取得できるその他の1つの測定値であるその温度だけが必要です」とStassun氏は述べています。
研究に貢献したカリフォルニア大学バークレー校の天文学教授であるGibor Basri氏は、「恒星の表面重力をよく測定することは常に困難な仕事でした」と付け加えました。 「ですから、星の光の微妙なちらつきが比較的簡単な方法であることを知ってとてもうれしい驚きです。」
現在、恒星の表面重力をどのように測定していますか？これまで、天文学者は3つの方法に依存していました：測光、分光、および天体反射。 「フリッカー法」と呼ばれるこの新しい測定方法は、以前の方法よりもはるかに単純であり、実際には2つの方法よりも正確です。現在受け入れられている3つの方法すべてを見てみましょう...
測光では、星がさまざまな色にどれだけ明るく輝くかを調べます。グラフのように、これらのパターンは化学組成、温度、表面重力を明らかにします。かすかな星で使用でき、測光データは簡単に観察できますが、あまり正確ではありません。不確実性は90〜150％です。測光観測と同様に、分光法は色を調べますが、恒星大気の元素放出をより詳しく調べます。 25〜50％という不確実性は低いですが、明るい星に限定されています。バーコードのように、それはスペクトル線が現れる幅によって表面重力を測定します：高い重力は離れて広がり、低い重力は狭いです。星震学では、精度はほんの数パーセントにまで鋭くなりますが、測定値を取得することは難しく、明るい近くの星に限定されます。この手法では、恒星の内部を伝わる音が測定され、表面の重力に関連する特定の周波数が特定されます。巨大な星は自然に低いピッチでパルスを発し、小さな星は高いピッチで反響します。小さなベルのジングルではなく、大きなベルのゴングを想像してみてください。
では、ちらつきとは何ですか？フリッカー方式では、星の明るさの違い、具体的には8時間以内に発生する変動が測定されます。これらの変化は、星の表面を覆う「細胞」の相互接続である表面の造粒に関連しているようです。これらの領域は、下から上昇するガスの柱によって形成されます。表面重力が高い星では、粒子が細かく見え、ちらつきが速くなりますが、表面重力が低い星は、粒子が粗く、ゆっくりとちらつきます。フリッカーの記録は単純なプロセスであり、基本的な測定を作成するために5行のコンピューターコードしか必要としません。その簡単さとシンプルさのおかげで、データ取得の費用が削減されるだけでなく、多数の星の表面重力を測定するために必要な多くの労力が排除されます。
「分光法は手術のようなものです。分析は綿密で複雑で、非常にきめ細かいです」とStassunは言いました。 「フリッカーは超音波のようなものです。表面の周りにプローブを走らせるだけで、必要なものが見えます。しかし、その診断能力は、少なくとも重力を測定するという目的では、それよりも優れているとは言えないにしても優れています。」
フリッカー方式は正確ですか？研究は、アステオ地震学と並んで測定を配置することによって、25パーセント未満の不確実性ファクターを持っていると判断しました。その唯一の悪い特徴は、長期間にわたって取得された正確なデータを要求することです。しかし、特殊な機器であるケプラーは、リサイクル可能な大量の情報をすでに提供しています。太陽系外惑星を監視している数万の星の観測のおかげで、ケプラーのデータは将来のちらつき検査にすぐに利用できます。
リーハイ大学の物理学の助教授であるチームメンバーのジョシュアペッパーは、次のように述べています。 「この動作は、数時間の時間スケールで星の明るさに微妙な変化を引き起こし、これらの星が進化の寿命の中でどれだけ離れているかを非常に詳細に教えてくれます。」
ちらつきはどのようにして発見されたのですか？特別な視覚化ソフトウェアを使用してケプラーデータを調べているときに、大学院生のファビエンヌバスティエンが最初に少し違うことに気づきました。ヴァンダービルトの天文学者によって開発されたこのソフトウェアは、もともと大規模な多次元天文学データセットを調査することを目的としていました。 （この発見を可能にしたデータ可視化ツールであるFiltergraphは無料で一般に公開されています。）
「星の磁場の強さと相関するものを探すために、さまざまなパラメータをプロットしていました」とバスティエン氏は語った。 「見つかりませんでしたが、特定のフリッカーパターンと恒星の重力の間に興味深い相関関係が見つかりました。」
その後バスティエンは彼女の発見をスタッサンに報告した。同様に好奇心の強いペアは、数百の太陽のような星のアーカイブされたケプラー光度曲線で新しい方法を試すことにしました。ニュースリリースによると、特定の星の平均的な明るさをちらつきの強さに対してマッピングしたところ、パターンに気づきました。 「星が年をとるにつれて、それらの全体的な変動は徐々に最小になります。これは、星が回転する速度が時間とともに徐々に減少するため、簡単に理解できます。星がこの最小値に近づくと、そのちらつきが複雑さを増し始めます。これは、天文学者が「クラックル」と呼んでいる特性です。ちらつきの床と呼ばれるこの点に達すると、星は残りの生涯にわたってこの低レベルの変動性を維持しているように見えますが、星が赤い巨星として生涯の終わりに近づくにつれて、星は再び成長しているように見えます。」
「これは、恒星の進化を見る興味深い新しい方法であり、太陽の将来の進化をより大きな展望に入れる方法です」とStassunは言いました。
では、ちらつきによると、太陽の将来はどうなるのでしょうか。研究者達が太陽の光度曲線をサンプリングしたとき、彼らはそれが「フリッカーの床の真上に浮いている」ことを発見しました。この測定は、Solが「最小の変動性の状態に変換し、その過程でそのスポットを失う」という仮説を導きます。これが、現在の太陽の最大時間中に期待されるほど活動が見られないのはなぜですか、またはこれは仮定を行うのが早すぎるのは単なる新しい理論ですか？私たちはあなたのちらつきを呼び出し、あなたに2つのスポットを上げます...
元のストーリーソース：ヴァンダービルトニュースリリース。
