|
Сейсмологические исследования и миграция экзопланет
|
|
|
|
Когда Джаред Брайан рассказывает о своих исследованиях в области сейсмологии, он делает это с естественной утонченностью. Он аспирант пятого курса Массачусетского технологического института, работающий с доцентом Уильямом Фрэнком над исследованиями в области сейсмологии. Его привлекла комбинация данных лаборатории GPS-наблюдений, спутников и сейсмических станций для понимания физики, лежащей в основе землетрясений.
|
|
|
|
Он без труда рассказывает о скорости сейсмических волн в зонах разломов или о том, как он впервые заинтересовался этой областью после летней стажировки в Южно-Калифорнийском центре сейсморазведки в качестве студента-старшекурсника.
|
|
|
|
"Это определенно похоже на более приземленный вид сейсмологии", - шутит он. Это странный комментарий. Где еще могут происходить землетрясения, как не на Земле? Но это потому, что Брайан завершил исследовательский проект, кульминацией которого стала новая статья, опубликованная сегодня в Nature Astronomy, о сейсмической активности не на Земле, а на звездах.
|
|
|
|
Аспиранты факультета наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (MIT) должны выполнить два исследовательских проекта в рамках общего экзамена. Первый из них часто является основным направлением их исследований и основой того, что станет их дипломной работой.
|
|
|
Но ко второму проекту предъявляются особые требования: он должен быть по другой специальности.
|
|
|
|
"Очень, очень приятно, что это включено в структуру докторской степени", - говорит Брайан, который не знал об особых требованиях, когда решил поступить в EAPS. "Я думаю, это помогает вам проявлять любознательность и находить интересное в том, чем занимаются другие люди".
|
|
|
|
Наличие стольких разных, но в то же время связанных областей знаний на одном факультете облегчает студентам с сильным чувством любопытства изучение взаимосвязанных областей науки о Земле.
|
|
|
|
"Я думаю, что все здесь увлечены множеством разных вещей, но мы не можем заниматься всем сразу", - говорит Фрэнк, профессор геофизики по развитию карьеры Виктора П. Старра. "Это отличный способ побудить студентов попробовать что-то еще, что они, возможно, хотели бы сделать в параллельном измерении, пообщаться с другими консультантами и увидеть, что наукой можно заниматься по-разному".
|
|
|
|
Сначала Брайан беспокоился, что характер второго проекта будет отвлекать его от основного исследования, посвященного защите докторской диссертации. Но доцент Жюльен де Вит искал специалиста с опытом работы в области сейсмологии, который мог бы изучить некоторые звездные наблюдения, собранные им в 2016 году. Яркость звезды пульсировала с очень определенной частотой, что, должно быть, было вызвано изменениями в самой звезде, поэтому Брайан решил помочь.
|
|
|
|
"Я был удивлен тем, насколько сейсмология, которую он искал, была похожа на сейсмологию, которой мы впервые занялись в 60-х и 70-х годах, например, на крупномасштабную глобальную сейсмологию Земли", - говорит Брайан. "Я подумал, что это будет способ переосмыслить основы области, которую я изучал, применительно к новому региону".
|
|
|
|
Переход от землетрясений к звездотрясениям - это не однозначное сравнение. Несмотря на то, что существовали фундаментальные знания, движение звезд происходит из различных источников, таких как магнетизм или эффект Кориолиса, и в различных формах. В дополнение к звуковым волнам и волнам давления землетрясения также сопровождаются гравитационными волнами, которые происходят в гораздо более мощных масштабах.
|
|
|
|
"Вам придется немного напрячь свой ум, потому что на самом деле вы не сможете посетить эти места", - говорит Брайан. "Это невероятная роскошь, которой мы обладаем в сейсмологии Земли, - то, что все, что мы изучаем, есть на картах Google".
|
|
|
|
Но в привлечении ученых из других областей знаний есть свои преимущества. Де Вит, который был научным руководителем проекта Брайана и также является автором статьи, отмечает, что они привносят свежий взгляд и подход, задавая уникальные вопросы.
|
|
|
|
"То, что люди в этой области считают само собой разумеющимся, подвергается сомнению из-за их вопросов", - говорит он, добавляя, что Брайан был откровенен в отношении того, что он делал и чего не знал, что обеспечивало богатый обмен информацией.
|
|
Tidal resonance locking
|
|
|
|
В конце концов Брайан обнаружил, что изменения в яркости звезды были вызваны приливным резонансом. Резонанс - это физическое явление, при котором волны взаимодействуют и усиливают друг друга. Самая распространенная аналогия - это толкание кого-то на качелях; когда толкающий делает это в нужное время, это помогает качающемуся подняться выше.
|
|
|
|
"Приливный резонанс - это когда вы нажимаете на качели с той же частотой, с какой они раскачиваются, и блокировка происходит, когда меняются обе эти частоты", - объясняет Брайан. Человек, качающий качели, устает и нажимает реже, в то время как длина цепи качелей меняется. (Брайан шутит, что здесь аналогия начинает ломаться.)
|
|
|
|
Поскольку звезда меняется в течение своей жизни, блокировка приливного резонанса может привести к изменению орбитальных расстояний горячих Юпитеров, которые являются массивными экзопланетами, обращающимися очень близко к своим звездам-хозяевам. Эта блуждающая миграция, как они ее называют, объясняет, как некоторые горячие Юпитеры оказываются так близко к своим звездам-хозяевам. Они также обнаружили, что путь, который они выбирают, чтобы добраться туда, не всегда гладкий. Она может ускоряться, замедляться или даже регрессировать.
|
|
|
|
Важным выводом из статьи является то, что фиксация приливного резонанса может быть использована в качестве инструмента обнаружения экзопланет, подтверждая гипотезу де Вита, основанную на первоначальном наблюдении в 2016 году, о том, что пульсации потенциально могут быть использованы таким образом. Если изменения яркости звезды могут быть связаны с этой резонансной блокировкой, это может указывать на планеты, которые невозможно обнаружить с помощью современных методов.
|
|
Как показано ниже, так и показано выше
|
|
|
|
Большинство аспирантов EAPS не продвигают свой проект дальше требований к общему экзамену, не говоря уже о том, чтобы написать по нему статью. Поначалу Брайан беспокоился, что продолжение этой работы в конечном итоге отвлечет его от основной работы, но в конечном итоге был рад, что посвятил себя ей и смог внести значительный вклад в развивающуюся область астросейсмологии.
|
|
|
|
"Я думаю, это свидетельствует о том, что Джаред с энтузиазмом относится к тому, что он делает, и обладает достаточной энергией и научным скептицизмом, чтобы предпринять дополнительные шаги, чтобы убедиться, что то, что он делает, является реальным вкладом в научную литературу", - говорит Фрэнк. "Он - отличный пример успеха, и мы надеемся, что он понравится нашим студентам".
|
|
|
|
Хотя де Виту не удалось убедить Брайана переключиться на исследования экзопланет на постоянной основе, он "рад, что есть возможность продолжить совместную работу".
|
|
|
|
Как только Брайан защитит докторскую диссертацию, он планирует продолжить научную деятельность в качестве профессора, руководящего исследовательской лабораторией, сосредоточив свое внимание на сейсмологии вулканов и совершенствовании инструментария для этой области. Он открыт для возможности применения своих открытий на Земле к вулканам на других планетных телах, например, к вулканам, обнаруженным на Венере и спутнике Юпитера Ио.
|
|
|
|
"Я хотел бы стать связующим звеном между этими двумя явлениями", - говорит он.
|
|
|
|
Источник
|
