Kaedah sederhana dan elegan untuk mengukur graviti permukaan bintang baru ditemui. Dikembangkan oleh pasukan ahli astronomi dan diketuai oleh Profesor Fizik dan Astronomi Vanderbilt, Keivan Stassun, teknik baru ini mengukur "kerlipan" bintang.
Dengan ketidakpastian antara 50 persen hingga 200 persen, para astronom telah bersemangat untuk memanfaatkan cara baru untuk mengukur graviti permukaan bintang yang akan meratakan lapangan permainan. Dengan memperoleh angka yang lebih baik untuk pelbagai bintang pada jarak yang berbeza, kaedah baru ini mungkin dapat mengurangkan angka ketidakpastian menjadi dua.
"Setelah anda mengetahui graviti permukaan bintang maka anda hanya memerlukan satu ukuran lain, suhunya, yang cukup mudah diperoleh, untuk menentukan jisim, ukuran dan sifat fizikal penting lainnya," kata Stassun.
"Mengukur graviti permukaan bintang dengan baik selalu menjadi perniagaan yang sukar," tambah Gibor Basri, profesor astronomi di University of California, Berkeley yang menyumbang dalam kajian ini. "Oleh itu, adalah kejutan yang sangat menyenangkan untuk mengetahui bahawa kerlipan cahaya bintang yang halus memberikan cara yang agak mudah untuk melakukannya."
Bagaimana cara kita mengukur tahap graviti permukaan bintang? Sehingga kini, ahli astronomi bergantung kepada tiga kaedah: fotometrik, spektroskopi dan asteroseismik. Cara pengukuran baru ini, yang dikenali sebagai "kaedah flicker", jauh lebih sederhana daripada cara sebelumnya dan sebenarnya lebih tepat daripada dua kaedah tersebut. Mari kita lihat ketiga kaedah yang diterima sekarang ...
Untuk fotometri, seseorang melihat betapa terang bintang bersinar dalam pelbagai warna. Seperti graf, corak ini menunjukkan komposisi kimia, suhu dan graviti permukaan. Mampu digunakan pada bintang samar, data fotometrik mudah diperhatikan, tetapi tidak begitu tepat. Ini berkisar dengan ketidakpastian 90 hingga 150 peratus. Sama dengan pemerhatian fotometrik, teknik spektroskopi melihat warna, tetapi melihat lebih dekat pada pelepasan unsur atmosfera bintang. Walaupun mempunyai kadar ketidakpastian yang lebih rendah 25 hingga 50 peratus, ia terhad kepada bintang yang lebih terang. Seperti kod bar, ia mengukur graviti permukaan dengan seberapa luas garis spektrum muncul: graviti tinggi tersebar, sementara graviti bawah sempit. Dalam asteroseismologi, ketepatannya meningkat hanya beberapa persen, tetapi ukurannya sukar diperoleh dan hanya terbatas pada bintang-bintang yang terang dan berdekatan. Dalam teknik ini, suara yang bergerak melalui bahagian dalam bintang diukur dan frekuensi tertentu yang berkaitan dengan graviti permukaan ditentukan. Bintang gergasi secara semula jadi berdenyut pada nada rendah sementara bintang kecil bergema pada yang lebih tinggi. Bayangkan gong loceng besar bertentangan dengan bunyi loceng kecil.
Jadi, apa itu kerlipan? Dalam kaedah kerlipan, perbezaan kecerahan bintang diukur - khususnya variasi yang berlaku dalam lapan jam atau kurang. Variasi ini tampaknya terkait dengan granulasi permukaan, interkoneksi “sel” yang meliputi permukaan bintang. Kawasan-kawasan ini dibentuk oleh lajur gas yang naik dari bawah. Untuk bintang yang mempunyai graviti permukaan yang tinggi, butiran kelihatan lebih halus dan kerlipannya lebih cepat, sementara bintang dengan graviti permukaan rendah memaparkan granulasi kasar dan berkelip perlahan. Rakaman rakaman adalah proses yang mudah, satu yang hanya melibatkan lima baris kod komputer untuk membuat pengukuran asas. Berkat kemudahan dan kesederhanaannya, ia tidak hanya mengurangkan perbelanjaan mendapatkan data, tetapi juga menghilangkan banyak usaha yang diperlukan untuk mengukur graviti permukaan sebilangan besar bintang.
"Kaedah spektroskopi seperti pembedahan. Analisisnya teliti dan terlibat dan sangat halus, ”kata Stassun. “Flicker lebih menyerupai ultrasound. Anda hanya menjalankan siasatan di sekitar permukaan dan anda melihat apa yang perlu anda lihat. Tetapi kekuatan diagnostiknya - sekurang-kurangnya untuk tujuan mengukur graviti - sama baiknya jika tidak lebih baik. "
Adakah kaedah flicker tepat? Dengan melakukan pengukuran secara bersebelahan dengan asteroseismologi, para penyelidik telah menentukan bahawa ia mempunyai faktor ketidakpastian kurang dari 25 peratus - lebih baik daripada hasil spektroskopi dan fotometrik. Satu-satunya ciri buruknya ialah ia menuntut data yang tepat diambil dalam jangka masa yang panjang. Walau bagaimanapun, instrumen khusus, Kepler, telah memberikan sejumlah besar maklumat yang dapat dikitar semula. Berkat puluhan ribu pemerhatian bintang yang dipantau untuk eksoplanet, data Kepler tersedia untuk pemeriksaan kerlipan di masa depan.
"Ketepatan data yang sangat baik dari Kepler memungkinkan kita untuk memantau pergolakan dan gelombang di permukaan bintang," kata ahli pasukan Joshua Pepper, penolong profesor fizik di Lehigh University. "Tingkah laku ini menyebabkan perubahan halus pada kecerahan bintang pada skala waktu beberapa jam dan memberitahu kita secara terperinci sejauh mana bintang-bintang ini berada dalam jangka hayat evolusi mereka."
Hanya bagaimana kerlipan ditemui? Pelajar siswazah Fabienne Bastien adalah yang pertama melihat sesuatu yang sedikit berbeza semasa menggunakan perisian visualisasi khas untuk memeriksa data Kepler. Perisian ini, yang dikembangkan oleh ahli astronomi Vanderbilt, pada mulanya bertujuan untuk menyelidiki set data astronomi pelbagai dimensi yang besar. (Alat visualisasi data yang memungkinkan penemuan ini, yang disebut Filtergraph, tersedia untuk umum.)
"Saya merancang pelbagai parameter untuk mencari sesuatu yang berkorelasi dengan kekuatan medan magnet bintang," kata Bastien. "Saya tidak menjumpainya, tetapi saya menjumpai korelasi yang menarik antara corak kerlipan tertentu dan graviti bintang."
Bastien kemudian melaporkan penemuannya kepada Stassun. Sama ingin tahu, pasangan itu kemudian memutuskan untuk mencuba kaedah baru pada lengkung cahaya Kepler yang diarkibkan dari beberapa ratus bintang seperti matahari. Menurut siaran berita, ketika mereka memetakan rata-rata kecerahan bintang tertentu terhadap intensitas kerlipannya, mereka melihat coraknya. "Seiring bertambahnya usia bintang, variasi keseluruhannya menurun secara beransur-ansur ke tahap minimum. Ini mudah difahami kerana kadar putaran bintang menurun secara beransur-ansur dari masa ke masa. Ketika bintang mendekati tahap minimum, kerlipan mereka mulai tumbuh dalam kerumitan - ciri yang telah dilabel oleh para astronom sebagai "keretakan". Sebaik sahaja mereka mencapai tahap ini, yang mereka sebut kerlipan lantai, bintang-bintang nampaknya mengekalkan tahap kebolehubahan yang rendah ini sepanjang hayat mereka, walaupun nampaknya tumbuh kembali ketika bintang-bintang menghampiri akhir hidup mereka sebagai bintang gergasi merah . "
"Ini adalah cara baru yang menarik untuk melihat evolusi luar biasa dan cara untuk meletakkan evolusi masa depan Matahari kita menjadi perspektif yang lebih hebat," kata Stassun.
Oleh itu, apakah masa depan Matahari kita mengikut kerlipan? Ketika para penyelidik mengambil sampel lekukan cahaya Matahari, mereka mendapati ia "melayang tepat di atas lantai yang berkedip". Pengukuran ini membawa mereka untuk membuat hipotesis bahawa Sol akan berubah menjadi "keadaan kebolehubahan minimum dan, dalam prosesnya, akan kehilangan tempatnya." Mungkinkah ini sebabnya kita tidak melihat banyak aktiviti seperti yang diharapkan pada waktu maksimum solar semasa, atau adakah ini hanya teori baru di mana terlalu awal untuk membuat andaian? Kami akan memanggil kerlipan anda dan menaikkan dua tempat…
Sumber Kisah Asal: Siaran Berita Vanderbilt.
