Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид

Классические Цефеиды — это тип пульсирующих звезд, которые ритмично становятся ярче и тусклее с течением времени. Эти пульсации помогают астрономам измерять огромные расстояния в космосе, что делает Цефеиды важнейшими стандартами, которые помогают нам понять размеры и масштабы Вселенной.

Несмотря на их важность, изучение Цефеид сопряжено с определенными трудностями. Их пульсации и потенциальное взаимодействие со звездами-компаньонами создают сложные картины, которые трудно точно измерить. Различные приборы и методы, использовавшиеся на протяжении многих лет, приводили к противоречивым данным, что усложняло понимание этих звезд.

Отслеживание пульсаций Цефеид с помощью велосиметрии высокой четкости дает нам возможность понять структуру этих звезд и то, как они развиваются, — говорит Ричард И. Андерсон, астрофизик из EPFL.

В частности, измерения скорости, с которой звезды расширяются и сжимаются вдоль линии визирования — так называемые радиальные скорости — являются важнейшим аналогом точных измерений яркости из космоса. Однако существует острая потребность в высококачественных лучевых скоростях, поскольку их сбор обходится дорого и лишь немногие приборы способны их собирать.

Проект VELOCE

Андерсон возглавил группу ученых, чтобы сделать именно это в рамках проекта VELOcities of CEpheids (VELOCE) — большого сотрудничества, которое за 12 лет собрало более 18 000 высокоточных измерений радиальных скоростей 258 Цефеид с помощью современных спектрографов в период с 2010 по 2022 год.

Этот набор данных послужит якорем для связи наблюдений Цефеид с разных телескопов во времени и, надеюсь, вдохновит сообщество на дальнейшие исследования.

VELOCE — плод сотрудничества между EPFL, Женевским университетом и KU Leuven. Он основан на наблюдениях швейцарского телескопа Эйлера в Чили и фламандского телескопа Меркатора на острове Ла-Пальма. Андерсон начал проект VELOCE во время защиты докторской диссертации в Женевском университете, продолжил его в качестве постдока в США и Германии, а теперь завершил в EPFL. Аспирант Андерсона, Джордано Вивиани, сыграл важную роль в выпуске данных VELOCE.

Разгадка тайн Цефеид с передовой точностью

Замечательная точность и долговременная стабильность измерений позволили получить новые интересные сведения о том, как пульсируют Цефеиды, — говорит Вивиани.

Пульсации приводят к изменениям скорости линии прямой видимости до 70 км/с, или около 250 000 км/ч. Мы измерили эти изменения с типичной точностью до 130 км/ч (37 м/с), а в некоторых случаях даже 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 в электромагнитном излучении: HERMES в северном полушарии и CORALIE в южном полушарии. За пределами VELOCE CORALIE известен тем, что находит экзопланеты, а HERMES — рабочая лошадка звездной астрофизики.

Оба спектрографа обнаружили крошечные смещения в свете Цефеид, что свидетельствует об их движении. Исследователи использовали передовые методы для обеспечения стабильности и точности измерений, корректируя любые инструментальные смещения и атмосферные изменения.

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 скорая помощь приближается или удаляется от вас.

Странный танец Цефеид

Проект VELOCE раскрыл несколько интересных деталей о звездах Цефеиды. Например, данные VELOCE позволяют наиболее детально рассмотреть прогрессию Герцшпрунга — паттерн пульсаций звезд, — демонстрируя ранее неизвестные двухпиковые бугорки, которые позволят лучше понять структуру Цефеид в сравнении с теоретическими моделями пульсирующих звезд.

Команда обнаружила, что некоторые Цефеиды демонстрируют сложную, модулированную изменчивость в своем движении. Это означает, что радиальные скорости звезд изменяются таким образом, что их нельзя объяснить простыми регулярными пульсациями. Другими словами, хотя мы ожидаем, что Цефеиды будут пульсировать с предсказуемым ритмом, данные VELOCE показывают 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) пульсационные сигналы, которые могут дать возможность определить структуру звезд Цефеид с помощью астеросейсмологии, — говорит постдок Андерсона Хенрика Нетцель.

О первых обнаружениях таких сигналов с помощью VELOCE сообщается в сопутствующей работе (Netzel et al. в печати).

Бинарные системы

Исследование также выявило 77 звезд Цефеид, входящих в состав бинарных систем (две звезды, вращающиеся друг вокруг друга), и обнаружило еще 14 кандидатов. В сопутствующей статье, написанной бывшим постдоком Андерсона Шрейей Шети, подробно описываются эти системы, что расширяет наше понимание того, как эти звезды эволюционируют и взаимодействуют друг с другом. «Мы видим, что примерно у каждой третьей Цефеиды есть невидимый компаньон, присутствие которого мы можем определить по эффекту Доплера», — говорит Шетие.

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 перекрестную проверку аналогичных, но менее точных измерений миссии ЕКА Gaia, которая в конечном итоге проведет крупнейший обзор измерений радиальных скоростей Цефеид.

14.06.2024


Подписаться в Telegram



Космос

С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир

Астрономы из Монреальского университета с...

Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе
Телескоп Уэбб снял столкновение астероидов в соседней звездной системе

Астрономы запечатлели массивное столкновение г...

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд

Первые научные снимки, сделанные спутником Euc...

Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты
Nature Astronomy: Открыта планета с плотностью сахарной ваты

Международная команда под руководством ис...

Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды
Nature: Исследование объяснит, почему на Венере нет воды

Ученые-планетологи из Университета Колора...

EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи
EGU: 41 000 лет назад атмосферу Земли пронзили космические лучи

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от&...

«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе

Тайны Вселенной не перестают привлекать л...

Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать

За последнее десятилетие человечество стало св...

ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет
ALMA обнаружил тень квазара, который застал Вселенную моложе миллиарда лет

Теоретические предсказания подтвердились благо...

Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца
Планета размером с Землю обнаружена на «заднем дворе» нашего Солнца

Группа астрономов обнаружила планету, которая ...

MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды
MNRAS: Раскрыты секреты "горячего Сатурна" и его пятнистой звезды

Группа астрономов под руководством ученых...

Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры
Science Advances: Открыт загадочный компонент кислотных облаков Венеры

Из чего состоят облака Венеры? Ученые знают, ч...

MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи
MNRAS: Нептун и Уран действительно похожи

Нептун известен как насыщенный голубой, а...

Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена
Nature Geoscience: Ученые возвестили начало лунного антропоцена

Впервые люди потревожили лунную пыль 13 сентяб...

PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?
PNAS: Есть ли признаки жизни на холодной луне Сатурна?

По мере развития астрофизических технологий и&...

Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса
Nature: Водород в лунных образцах дает новую надежду на освоение космоса

Исследователи Военно-морской исследовательской...

NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути
NASA: Уэбб обнаружил новые объекты в центре Млечного Пути

На последнем снимке космического телескопа НАС...

Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее
Nature Synthesis: Иммиграция на Марс становится реальнее

Иммиграция на Марс и жизнь на н...

На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов
На космической рождественской елке нашли 14 транзитных объектов

Международная группа ученых под руководст...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
CSAA: Как восстановить мир в городе после конфликта — проблемы и перспективы
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
Новая технология фотоэлектрических модулей оптимизирована для городских условий
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
IEEE Access: Ученые открыли доступ к данным о работе электрических сетей
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
International Journal of Hydrogen Energy: К 2045 году будем летать на водороде
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Вдохновились Дюной: Модификация скафандров позволит перерабатывать мочу в воду
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
Cell: Впервые восстановлена трёхмерная структура хромосом шерстистого мамонта
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
На Дне аграрной науки в Казанском ГАУ представили около 30 новых проектов
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Инновационная поделка выпускника КНИТУ — плащ-невидимка для экстремальных условий
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
Гексагональные перовскиты — новое слово в технологии топливных элементов
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир
С помощью Уэбба ученые нашли потенциально обитаемый ледяной мир

Новости компаний, релизы

Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Межсетевой экран защитит компьютерные системы от киберугроз
Университет МИСИС будет готовить специалистов в сфере квантовых технологий
Ученые ТПУ нашли эффективный способ создания вязких композиционных материалов для авиационной промышленности и машиностроени
Химики СПбГУ: схожие органические катализаторы ускоряют реакции противоположно друг другу