|
Новые данные бросают вызов нашему пониманию цефеид
|
|
|
|
"Классические цефеиды" - это тип пульсирующих звезд, которые со временем ритмично разгораются и тускнеют. Эти пульсации помогают астрономам измерять огромные расстояния в космосе, что делает цефеиды важнейшими "стандартными свечами", помогающими нам понять размеры нашей Вселенной. Несмотря на их важность, изучение цефеид является сложной задачей. Их пульсации и потенциальное взаимодействие со звездами-компаньонами создают сложные закономерности, которые трудно точно измерить. Различные приборы и методы, используемые на протяжении многих лет, привели к противоречивым данным, что усложнило наше понимание этих звезд. "Отслеживание пульсаций цефеид с помощью велосиметрии высокой четкости дает нам представление о структуре этих звезд и о том, как они эволюционируют", - говорит Ричард И. Андерсон, астрофизик из EPFL.
|
|
|
|
"В частности, измерения скорости, с которой звезды расширяются и сжимаются вдоль линии видимости — так называемые лучевые скорости - являются важным дополнением к точным измерениям яркости из космоса. Однако возникла острая необходимость в высококачественных данных о лучевых скоростях, поскольку их сбор является дорогостоящим и поскольку лишь немногие приборы способны их получать". В настоящее время Андерсон возглавляет команду ученых, которая занимается именно этим в рамках проекта "Скорости цефеид" (VELOCE) - масштабного сотрудничества, в рамках которого за 12 лет было проведено более 18 000 высокоточных измерений лучевых скоростей 258 цефеид с использованием современных спектрографов в период с 2010 по 2022 год. Их исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. "Этот набор данных послужит связующим звеном между наблюдениями за цефеидами с разных телескопов во времени и, надеюсь, вдохновит сообщество на дальнейшие исследования", - говорит Андерсон.
|
|
|
VELOCE является результатом сотрудничества EPFL, Женевского университета и Университета Левена. Он основан на наблюдениях, полученных с помощью швейцарского телескопа Эйлера в Чили и фламандского телескопа Меркатора в Ла-Пальме. Андерсон начал проект VELOCE во время получения степени доктора философии в Женевском университете, продолжил его в качестве постдока в США и Германии и сейчас завершил его в EPFL. Аспирант Андерсона, Джордано Вивиани, сыграл важную роль в создании возможности публикации данных VELOCE. "Поразительная точность и долговременная стабильность измерений позволили по-новому взглянуть на то, как пульсируют цефеиды", - говорит Вивиани. "Пульсации приводят к изменению скорости в пределах прямой видимости до 70 км/с, или около 250 000 км/ч. Мы измерили эти колебания с типичной точностью до 130 км/ч (37 м/с), а в некоторых случаях до 7 км/ч (2 м/с), что примерно соответствует скорости быстро идущего человека". Чтобы получить такие точные измерения, исследователи VELOCE использовали два спектрографа высокого разрешения, которые разделяют и измеряют длины волн электромагнитного излучения: HERMES в северном полушарии и CORALIE в южном полушарии. За пределами VELOCE, CORALIE известна своими поисками экзопланет, а HERMES - рабочая лошадка звездной астрофизики.
|
|
|
|
Два спектрографа зафиксировали крошечные изменения в освещении цефеид, что указывает на их движение. Исследователи использовали передовые методы, чтобы обеспечить стабильность и точность своих измерений, с учетом любых отклонений приборов и атмосферных изменений. "Мы измеряем радиальные скорости, используя эффект Доплера", - объясняет Андерсон. "Это тот же эффект, который полиция использует для измерения вашей скорости, а также эффект, который вы узнаете по изменению тона, когда машина скорой помощи приближается к вам или удаляется от вас". Проект VELOCE раскрыл несколько интересных подробностей о звездах-цефеидах. Например, данные VELOCE дают наиболее подробное представление о прогрессии Герцшпрунга — закономерности в пульсациях звезд, — демонстрирующей выпуклости с двойным острием, которые ранее не были известны, и которые помогут лучше понять структуру цефеид по сравнению с теоретическими моделями пульсирующих звезд.
|
|
|
|
Команда обнаружила, что некоторые цефеиды демонстрируют сложную, модулируемую изменчивость в своих движениях. Это означает, что лучевые скорости звезд меняются таким образом, что их нельзя объяснить простыми, регулярными пульсациями. Другими словами, хотя мы ожидали бы, что цефеиды будут пульсировать в предсказуемом ритме, данные VELOCE выявляют дополнительные, неожиданные вариации в этих движениях. Эти вариации не согласуются с теоретическими моделями пульсаций, традиционно используемыми для описания цефеид. "Это говорит о том, что внутри этих звезд происходят более сложные процессы, такие как взаимодействие между различными слоями звезды или дополнительные (нерадиальные) сигналы пульсации, которые могут дать возможность определить структуру цефеид с помощью астросейсмологии", - говорит постдок Андерсона Хенрика Нетцель. О первых обнаружениях таких сигналов на основе VELOCE сообщается в сопроводительной статье (Netzel et al., в печати).
|
|
Бинарные системы
|
|
|
|
Исследование также выявило 77 звезд-цефеид, которые являются частью двойных систем (две звезды вращаются вокруг друг друга), и обнаружило еще 14 кандидатов. Сопутствующая статья, подготовленная бывшим постдоком Андерсона, Шрайей Шетье, подробно описывает эти системы, расширяя наше понимание того, как эти звезды эволюционируют и взаимодействуют друг с другом. "Мы видим, что примерно у каждой третьей цефеиды есть невидимый спутник, присутствие которого мы можем определить с помощью эффекта Доплера", - говорит Шети. "Понимание природы и физики цефеид важно, потому что они рассказывают нам о том, как эволюционируют звезды в целом, и потому что мы полагаемся на них при определении расстояний и скорости расширения Вселенной", - говорит Андерсон. - Кроме того, VELOCE обеспечивает наилучшую из доступных перекрестную проверку аналогичных, но менее точных измерений, выполненных миссией ЕКА Gaia, которая в конечном итоге проведет крупнейшее исследование измерений лучевой скорости цефеид".
|
|
|
|
Источник
|
