Группа исследователей подтвердила, что звёзды ярко звучат в «ключе», который будет гармонировать с научными целями и возможностями предстоящего космического телескопа НАСА «Нэнси Грейс Роман».
Природа звёзд и их изучение
Неустойчивая природа звёзд порождает волны, вызывающие колебания их общей яркости. Изучая эти изменения (метод называется астросейсмология), учёные могут получить информацию о возрасте, массе и размерах звёзд. Сдвиги яркости были заметны космическому телескопу НАСА «Кеплер», который предоставил астросейсмические данные примерно о 16 000 звёздах до своего вывода из эксплуатации в 2018 году.
Используя данные «Кеплера» в качестве отправной точки и адаптировав набор данных в соответствии с ожидаемым качеством от «Романа», астрономы недавно доказали возможность астросейсмологии с помощью телескопа, который скоро будет запущен, и предоставили предполагаемый диапазон обнаруживаемых звёзд. Работа [опубликована](https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adde5b) в The Astrophysical Journal.
Основные научные цели «Романа»
В дополнение к основным научным целям, таким как изучение экзопланет, «Роман» предоставит ценные данные для других научных областей, выходящих за рамки его основного направления.
Галактический балдж и астросейсмология
Галактический балдж плотно заселён звёздами ветви красных гигантов и красных скоплений, которые более развиты и раздуты, чем звёзды главной последовательности (звёзды, находящиеся на аналогичной стадии жизни, как наше Солнце). Их высокая светимость и частота колебаний, варьирующаяся от часов до дней, работают в пользу «Романа».
В рамках исследования галактического балджа телескоп будет наблюдать за галактическим балджем Млечного Пути каждые 12 минут в течение шести периодов по 70,5 дней. Это делает его особенно подходящим для астросейсмологии красных гигантов.
Возможности астросейсмологии с «Романом»
Хотя предыдущие исследования изучали потенциал астросейсмологии с «Романом», команда провела более детальный анализ, учитывая возможности и дизайн миссии. Их исследование состояло из двух крупных этапов:
1. Члены команды изучили астросейсмические данные «Кеплера» и применили параметры, чтобы набор данных соответствовал ожидаемому качеству данных «Романа». Это включало увеличение частоты наблюдений и корректировку диапазона длин волн света. Команда рассчитала вероятности обнаружения, которые подтвердили, что «Роман» сможет обнаружить колебания красных гигантов.
2. Затем команда применила свои вероятности обнаружения к модели галактики Млечный Путь и рассмотрела предложенные поля зрения для исследования галактического балджа, чтобы получить представление о том, сколько красных гигантов и красных скоплений можно исследовать с помощью астросейсмологии.
Выводы исследования
«На момент нашего исследования основной обзор сообщества ещё не был полностью определён, поэтому мы изучили несколько различных моделей и симуляций. Наша минимальная оценка составила 290 000 объектов в общей сложности, из них 185 000 звёзд в балдже», — сказал Тревор Вайс из Калифорнийского государственного университета в Лонг-Бич, соавтор статьи.
«Теперь, когда мы знаем, что исследование будет проводиться с 12-минутным интервалом, мы считаем, что это увеличивает наши цифры до более чем 300 000 астросейсмических обнаружений в общей сложности. Это будет крупнейший астросейсмический образец, когда-либо собранный», — добавил он.
Преимущества астросейсмологии с «Романом»
Преимущества астросейсмологии с «Романом» многочисленны, включая связь с наукой об экзопланетах, основным направлением миссии и исследованием галактического балджа. «Роман» будет обнаруживать экзопланеты (планеты за пределами нашей Солнечной системы) с помощью метода, называемого микролинзированием, при котором гравитация звезды переднего плана увеличивает свет от звезды заднего плана. Присутствие экзопланеты может вызвать заметный «всплеск» в изменении яркости.
«С помощью астросейсмических данных мы сможем получить много информации о звёздах-хозяевах экзопланет, и это даст нам много информации об экзопланетах самих по себе», — сказал Вайс.
«Будет сложно напрямую определить возраст и содержание тяжёлых элементов, таких как железо, в звёздах-хозяевах экзопланет, которые обнаружит «Роман», — сказал Пинсонно. «Знание этих вещей — возраста и состава — может быть важным для понимания экзопланет. Наша работа заложит статистические свойства всей популяции — каковы типичные содержания и возраст — чтобы учёные, изучающие экзопланеты, могли сопоставить измерения «Романа» с контекстом».
Кроме того, для астрономов, стремящихся понять историю галактики Млечный Путь, астросейсмология может раскрыть информацию о её формировании.
«На самом деле мы мало что знаем о галактическом балдже, поскольку его можно увидеть только в инфракрасном свете из-за всей пыли, — сказал Пинсонно. — Там могут быть удивительные популяции или химические закономерности. Что, если там есть молодые звёзды? «Роман» откроет совершенно другое окно в звёздные популяции в центре Млечного Пути. Я готов удивиться».
Подготовка к наблюдениям
Поскольку «Роман» настроен наблюдать за галактическим балджем вскоре после запуска, команда работает над созданием каталога заранее и предоставляет список целевых звёзд, которые могут помочь в проверке ранней работы телескопа.
«Помимо всех научных достижений, важно помнить о количестве людей, которые участвуют в запуске таких проектов, и о том, сколько разных людей работает над «Романом», — сказал соавтор Ноа Даунинг из Университета штата Огайо.
«Это действительно волнительно — видеть все возможности, которые «Роман» открывает для людей ещё до запуска, и думать о том, сколько ещё возможностей появится, когда он окажется в космосе и начнёт сбор данных, что произойдёт совсем скоро».
Запуск «Романа» запланирован не позднее мая 2027 года, при этом команда работает над потенциальным запуском в начале осени 2026 года.
Предоставлено [Space Telescope Science Institute](https://phys.org/partners/space-telescope-science-institute/)