Kepler objevuje pulzace v Plejádách

Mrkající hvězdy Plejád jsou snadným cílem pro pozorovatele dvorku. Jsou také častým cílem profesionálních pozemních dalekohledů, polarimetrů a interferometrů. Je tedy ironické, že jsou to některé z nejobtížnějších cílů pro sofistikované dalekohledy založené na vesmíru.

Horké modré hvězdy hvězdokupa Plejády osvětlují velký oblak mezihvězdného prachu podél cesty kupy.
Davide De Martin a ESA / ESO / NASA Photoshop FITS Liberator

Nikde to neplatí více než pro Keplera. Satelit lovící exoplanety sledoval tisíce hvězd, ale ty nejjasnější z velké části zůstaly mimo dosah. Nyní astronomové přišli s novou technikou, jak to změnit.

Inženýři navrhli Keplerovy citlivé CCD kamery, aby zachytily drobné změny slabých hvězd, aby detekovaly drobné výkyvy světla, které naznačují, že planeta prochází jeho sluncem. Ale tato vynikající citlivost znamená, že Kepler má potíže s měřením brilantních hvězd, jako jsou Alcyone, Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta a Pleione - „sevenské sestry“ Plejád.

CCD kamery pracují tak, že zachycují fotony v „jamkách“, přičemž každá jamka odpovídá jednomu pixelu ve výsledném obrázku. Pokud přijde spousta fotonů, studna může přetéct a „přetékat“ do sousedních studní.

Otevřená hvězdokupa Plejád, jak je vyfotografována družicí Kepler. Bílé svislé čáry jsou krvácením stezek z přeexponovaných hvězd.
NASA / Aarhus University / T. White

Takové krvácející stezky ztěžují měření jasu hvězdy, protože zaznamenané fotony nejsou všechny na jednom místě. Věci jsou komplikovány skutečností, že Kepler je ve vesmíru, takže má omezené množství času na downlink data přes pozemní stanice. Aby se minimalizovala data, která musí poslat na Zemi, kosmická loď posílá informace pouze v „poštovní známce“ kolem každé hvězdy, kterou monitoruje. Jednoduše neexistuje šířka pásma pro zasílání informací z úplné krvácející stezky.

Halo fotometrie

V listopadovém čísle Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti Timothy White (Aarhus University, Dánsko; Georg-August University Gottingen, Německo; Max Planck Institute for Solar System Research, Germany) a kolegové přišli s cestou Keplerova omezení: inovativní metoda zvaná halo fotometrie .

Spíše než při pohledu na nasycený pixel, který představuje samotnou hvězdu, metoda měří jas pomocí rozptýleného světla kolem tohoto centrálního pixelu. Z tohoto „halou“ mohli astronomové spolehlivě měřit, jak se jasné hvězdy mění v průběhu času.

„Metoda halo bude určitým přínosem pro pozorování jasných hvězd, “ říká Austin Gulliver (Brandon University, Kanada), který se studie nezúčastnil.

Brilantní hvězdy, které vidíme v clusteru Plejád, jsou modré obří hvězdy - všechny jsou jasnější a hmotnější než Slunce a blíží se ke konci svých krátkých životů. A Keplerova pozorování ukazují, že všichni pulzují a pomalu mění jas o méně než 1%.

Světelné křivky ukazují, jak se „sedmi sestrami“ hvězdné hvězdokupy Plejády mění jas v průběhu času.
White, T. a kol. Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti , 1. listopadu 2017

Podivná a nádherná Maia

Ale jedna z těchto hvězd není jako ostatní.

Maia byla již známa jako rtuť-manganová hvězda : její pomalá rotace a klidná atmosféra umožňují cirkulaci neobvyklých koncentrací těžkých prvků poblíž jejího povrchu. Keplerova pozorování odhalila, že Maia se mění v neobvykle dlouhém období, rozjasnění a vyblednutí po dobu 10 dnů. V kombinaci s pozemní spektroskopií a interferometrií Keplerova data také ukazují, že pravděpodobně uvidíme Maia rovník. White a kolegové určili, že variabilita musí pocházet z velkých míst obohacených chemikáliemi na povrchu hvězdy.

"Pokud je skvrna fixována na hvězdném povrchu, pak má pravděpodobně nějaký vztah k magnetickému poli, " poznamenává Gulliver a dodává, že je potřeba více údajů, aby se zjistilo, proč a jak by tyto chemické skvrny existovaly. "Maia by měla být dále zkoumána pomocí Dopplerových zobrazovacích technik v průběhu několika let, aby byla tato místa lépe charakterizována."

Gulliver dodává, že pozorování těchto malých povrchových změn je zásadní pro pochopení hvězd, zejména interiérů, které jsou jinak mimo pozorovací dosah. Plazmová plazma, která vede k pulzacím jasu, které Kepler detekuje, může astronomům říct, co se děje uvnitř hvězd. "O fyzice hvězdných jader musíme ještě hodně rozumět."