60 Delta Scuti stjerner - som denne kaldet beta Pictoriser - er i maj 2020 beskrevet i stor deltalje for første gang. (Illustration: ESO)

Forskere måler vibrationer i vanskelige unge stjerner

onsdag 13 maj 20

Kontakt

Victoria Laura Antoci
Seniorforsker
DTU Space

Stort internationalt samarbejde

Artiklen i Nature er blevet til et internationalt samarbejde, der involverer medforfattere fra DTU Space og Stellar Astrophysics Centre (SAC) på Aarhus Universitet blandt de i alt 35 medforfattere fra 24 forskellige forskningsinstitutioner i 10 lande. SAC i Aarhus er en del af et internationalt netværk, som de senere år har spillet en central rolle i udforskningen af stjerner. Arbejdet er baseret på observationer fra NASA's TESS-mission, som DTU Space bidrager til med såvel videnskabeligt arbejde som teknologi.

 

DTU-forskere har været med til at måle vibrationsmønstre i stjerner kaldet delta Scuti, som bedst kan betegnes som store, unge og svære størrelser i universet. De detaljerede analyser kan bane vej for ny viden om solen og er netop offentliggjort i Nature.

Ved hjælp af observationer fra NASA-fartøjet TESS har en international forskergruppe med deltagelse af forskere fra blandt andet DTU Space og Aarhus Universitet’s Stellar Astrophysics Centre været i stand til at studere 60 stjerner, kaldet delta Scuti-stjerner, som ellers er vanskelige at undersøge.
 
Dermed har de opdaget og beskrevet regelmæssige mønstre af svingningsfrekvenser i denne type stjerner med stor præcision. Det er første gang, det er sket. Den nye viden er netop offentliggjort i det ansete videnskabelige tidsskrift Nature.
 
”Det er fantastiske og meget vigtige resultater, vi har opnået, efter at vi nu er blevet i stand til at udføre detaljerede analyser af disse pulserende stjerner. Dermed kan vi bedre forstå de mekanismer, som driver dem. Det er noget, som har været skjult for os i 120 år, siden den første delta Scuti-stjerne blev opdaget," siger seniorforsker på DTU Space Victoria Antoci, der er medforfatter til artiklen i Nature.
 
”Og der er stadig meget mere at undersøge. For eksempel vil vi blive i stand til endelig at kunne karakterisere deres indre deltaljeret og fastslå deres alder meget præcist.”

Større end solen, men meget yngre og voldsommere

De 60 stjerner tilhører en klasse af unge, variable stjerner og er opkaldt efter stjernen ved navn delta Scuti i stjernebilledet Skjoldet. Delta Scuti-stjerner kan generelt være op til 1,5 mia. år gamle og er dermed langt yngre end solen, som er 4,6 mia. år. De 60 analyserede stjerner er blot op til 500 mio. år gamle, og mange af dem yngre end 200 mio. år. 

"Det er fantastiske og meget vigtige resultater, vi har opnået, efter at vi nu er blevet i stand til at udføre detaljerede analyser af disse pulserende stjerner"
Victoria Laura Antoci, seniorforsker på DTU Space

Det er såkaldte pulserende - eller svingende - stjerner, der vibrerer på en måde, der gør dem komplekse og svære at undersøge.

Delta Scuti-stjerner har en masse, der er 1,5-2 gange større end solens, og de roterer om deres akse cirka 1-2 gange i døgnet, altså cirka 30-60 gange hurtigere end solen, hvilket gør det vanskeligt at afkode deres vibrations-mønstre, som er nøglen til mere viden om stjernerne.
 
“Delta Scuti stjerner pulserer tydeligvis på en meget interessant måde, men mønstrene for disse pulser har det hidtil ikke været muligt at forstå, fordi de er komplekse. Men de helt utroligt præcise data fra NASA’s TESS-mission har gjort det muligt for os at skære igennem støjen,” siger hovedforfatter til artiklen i Nature, professor Tim Bedding, der leder en forskergruppe i Sydney, som samarbejder med Stellar Astrophysics Centret på Aarhus Universitet. 

Detaljeret viden kan give ny indsigt i solen

Det regelmæssige mønster i svingningsfrekvenserne, som nu er beskrevet, gør det nu for første gang også muligt entydigt at sammenligne de observerede frekvenser med teoretiske forudsigelser. 

På den måde kan observationerne bruges til at blive klogere på disse stjerners egenskaber, og det vil få stor betydning for forståelsen af, hvordan både delta Scuti-stjerner og stjerner mere generelt er bygget op og udvikler sig.

Med den nye viden kan der blandt andet opnås mere indsigt i, hvordan solen fungerer, og hvorfor den er en forholdsvis stabil og rolig stjerne.
 
Når stjernerne svinger, eller vibrerer, opstår små variationer i stjernens samlede lysstyrke, og det er den, der måles på. Astronomerne studerer de svingende stjerners med en teknik, der kaldes asteroseismologi. Ligesom seismologer kan undersøge Jordens indre ved at studere bølger skabt af eksempelvis jordskælv, så kan astronomer få indblik i stjernernes indre gennem variationer, der kan observeres på deres overflade.

DTU Space har en vigtig rolle i TESS-missionen

Opdagelserne er gjort ved hjælp af data fra NASA’s ubemandede TESS-fartøj, som blev opsendt i 2018. 

TESS studerer blandt andet stjernerne ved at måle på småbitte variationer i lysstyrken for titusindvis  af dem samtidigt over flere uger. Disse data kan forskerne så efterfølgede analysere og omsætte til en række svingningsfrekvenser, der kan bruges til at kortlægge og beskrive stjernerne.

DTU spiller en vigtig rolle i TESS-missionen. Dels har DTU Space været været med at udvikle og bygge udstyr til TESS i form af de stjernekameraer, det navigerer efter i rummet. Desuden er en forskergruppe på DTU Space med i TESS Science Team.

For ud over at kortlægge de unge, tunge og urolige delta Scuti-stjerner, som forskere altså nu har gjort, så bruges TESS især til at identificere og undersøge exo-planeter, altså planeter, der kredser om en anden stjerne end solen. Denne forskning deltager exo-planet-gruppen på DTU Space aktivt i.

Delta Scuti-stjerner blev opdaget i 1900

Delta Scuti-stjerner er en gruppe variable stjerner, som har været kendt siden 1900, og der er efterfølgende identificeret tusindvis af dem.

I delta Scuti-stjernernes atmosfærer er der forholdsvis meget af grundstoffet helium, som er den dominerende faktor i stjerners variationer. Delta Scuti stjerners lysstyrke pulserer - eller varierer - derfor en del mere end mange andre stjerner.

Den 'oprindelige' delta Scuti-stjerne, der har lagt navn til gruppen, kan ses med det blotte øje en klar og mørk nat. Den befinder sig i stjernebilledet Skjoldet, nær Ørnen på sommerhimlen. De to meget klarere stjerner Altair i Ørnen og Denebola i Løven er også eksempler på delta Scuti-stjerner.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.