Odległa gwiazda najbardziej kulistym obiektem naturalnym znanym nauce

dnia 17/11/2016
Gwiazda Kepler 11145123 jest najbardziej okrągłym znanym obiektem naturalnym. Oscylacje gwiazdy wskazują różnicę między promieniem biegunowym a równikowym na poziomie zaledwie 3 km. Źródło: Mark A. Garlick

Gwiazda Kepler 11145123 jest najbardziej okrągłym znanym obiektem naturalnym. Oscylacje gwiazdy wskazują różnicę między promieniem biegunowym a równikowym na poziomie zaledwie 3 km. Źródło: Mark A. Garlick

Gwiazdy zazwyczaj nie są idealnymi sferami. Ze względu na swoją rotację ulegają spłaszczeniu wskutek siły odśrodkowej. Zespół badaczy kierowany przez Laurenta Gizona z Instytutu Maxa Plancka oraz Uniwersytetu w Getyndze zmierzył z niespotykaną dotąd precyzją eliptyczność wolno rotującej gwiazdy. Naukowcy wykorzystali do tego metod asterosejsmologii – badań oscylacji gwiazd. Technika została zastosowana na gwieździe oddalonej od nas o 5000 lat świetlnych i pozwoliła ustalić, że różnica między promieniem biegunowym a równikowym wynosi zaledwie 3 kilometry – to liczba niesamowicie mała biorąc pod uwagę średni promień gwiazdy wynoszący 1.5 miliona kilometrów. Oznacza to, że ta sfera gazu jest niespotykanie okrągła.

Wszystkie gwiazdy rotują, a tym samym wszystkie są spłaszczone wskutek oddziaływania siły odśrodkowej. Im szybsze tempo rotacji, tym silniejsza siła odśrodkowa, a tym samym eliptyczność kształtu gwiazdy. Nasze Słońce rotuje z okresem ok. 27 dni i jego promień równikowy jest 10 km większy od promienia biegunowego; w przypadku Ziemi ta różnica wynosi 21 km. Gizon wraz ze swoimi współpracownikami wybrał do badań wolno rotującą gwiazdę o nazwie Kepler 11145123. Ta gorąca i jasna gwiazda jest niemal dwa razy większa od Słońca i rotuje trzy razy wolniej od niego.

Gizon wraz ze swoimi współpracownikami wybrał tę gwiazdę ponieważ charakteryzuje się ona czysto sinusoidalnymi oscylacjami. Okresowe powiększanie i zmniejszanie gwiazdy można wykryć w fluktuacjach jej jasności. Teleskop Kepler obserwował oscylacje tej gwiazdy przez ponad cztery lata. Różne mody oscylacji są wrażliwe na różne szerokości gwiazdy. W ramach swoich badań autorzy porównali częstotliwości modów oscylacji bardziej wrażliwych na niskie szerokości z częstotliwościami modów wrażliwych na wysokie szerokości. To porównanie pozwoliło ustalić, że różnica długości promienia między równikiem a biegunem wynosi zaledwie 3 km przy precyzji +/- 1 km. „To sprawia, że Kepler 11145123 jest najbardziej kulistym znanym obiektem naturalnym, bardziej kulistym niż Słońce,” tłumaczy Gizon.

Kepler 11145123 jest najbardziej okrągłym obiektem naturalnym we Wszechświecie. Źródło: Laurent Gizon et al. and the Max Planck Institute for Solar System Research, Germany. Ilustracja: Mark A. Garlick.

Kepler 11145123 jest najbardziej kulistym obiektem naturalnym we Wszechświecie. Źródło: Laurent Gizon et al. and the Max Planck Institute for Solar System Research, Germany. Ilustracja: Mark A. Garlick.

Ku zaskoczeniu naukowców okazało się, że gwiazda jest nawet mniej spłaszczona niż wskazywałoby na to jej tempo rotacji. Autorzy wskazują, że obecność pola magnetycznego na niskich szerokościach może sprawiać, że gwiazda jest bardziej sferyczna podczas gwiezdnych oscylacji. Tak jak heliosejsmologia może być wykorzystana do badania pola magnetycznego Słońca, asterosejsmologia może być wykorzystana do badania magnetyzmu odległych gwiazd. Pola magnetyczne gwiazd, szczególnie słabe pola magnetyczne, są niesamowicie trudne do obserwowania w przypadku odległych gwiazd.

Kepler 11145123 nie jest jedyną gwiazdą o odpowiednich oscylacjach i precyzyjnych pomiarach jasności. „Mamy zamiar zastosować tę metodę na innych gwiazdach obserwowanych przez Keplera i nadchodzące misje TESS i PLATO. Interesuje nas szczególnie w jaki sposób szybsze tempo rotacji i silniejsze pole magnetyczne może wpływać na kształt gwiazdy,” dodaje Gizon, „istotne pole teoretycznej astrofizyki właśnie weszło w zakres astronomii obserwacyjnej.”

Źródło: Max Planck Society