اندازهگیری میزان درخشندگی ستارگان میتواند بگوید که ستاره چگونه تکامل پیدا کرده است و اندازهی آن چقدر باید باشد. اخترشناسان همچنین، به سادگی با دانستن آنکه درخشندگی یک ستاره در طی یک بازهی 8 ساعته چقدر افتوخیز پیدا میکند، میتوانند گرانش سطحی آن را تنها با عدمقطعیتی حدود 20% تعیین کنند.
روش بدست آوردن اطلاعات در مورد ستارگان دوردست، به سادگی تماشا کردن سوسو زدن آنهاست.
دانشمندان بیستودوم آگوست در Nature گزارش کردند که اندازهگیریهای ماهوارهای مربوط به درخشندگی ستارگان که از تلسکوپ فضایی کپلر ناسا بدست آمده است، میتواند ویژگیهای گریزان 170,000 ستاره و سیارههایی که به دور آنها در گردش هستند را آشکار کند. این روش جدید قادر است افتوخیزهای متوسط در نور یک ستاره طی یک بازهی چندین ساعته را به اندازهای برای ستاره، گرانش سطحی و مرحلهی زندگی آن تبدیل کند.
کیوان استاسون (Keivan Stassun)، اخترفیزیکدانی از دانشگاه وندربیلت (Vanderbilt Universty) در آمریکا و عضو این گروه میگوید: «همهی این اطلاعات در درخشندگی یک ستاره به شیوهای بسیار شگفتانگیز و ساده کدگذاری شدهاند.»
به مدت چهارسال تلسکوپ کپلر، که اکنون در حال از کار افتادن است (SN Online: 8/15/13)، ستارگان قسمتی از آسمان را در جستجوی گرفتگی سیارات بررسی کرد. کپلر برای بررسی بسیار دقیق، به سمت صدها عدد از آنها حرکت کرد. با مطالعهی تغییرات دقیق در درخشندگی این ستارگانِ انتخابشده، اخترشناسان توانستند ارتعاشات درونی ستارگان را، مشابه امواج زلزله بر روی زمین که باعث زمینلرزه میشوند، از هم تفکیک و دقیقاً سنگلوحی از ویژگیهای فیزیکی مربوط به هر ستاره را تعیین کنند.
در مقابل، آنها تنها برآوردهایی کلی در مورد جرم، اندازه و سایر ویژگیهای ستارگانِ دیگرِ شناسایی شده توسط کپلر، و بهطور کلی ستارگان دارند. رونالد گیلیلند (Ronald Gilliland)، اخترشناسی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Penn State University) میگوید: «ما میدانیم که این تخمینها خیلی دقیق نیستند.»
یکی از اعضای گروه، فابین باستین (Fabienne Bastien)، اخترفیزیکدانی از دانشگاه وندربیلت هنگامی که با دقت در حال بررسی دادههای مربوط به درخشندگی بود، متوجه وجود رابطهای صریح بین آنها شد: هرچه که یک ستاره در طول بازهای چند ساعته بیشتر سوسو میزد، گرانش سطحی آن ضعیفتر بود. گرانش سطحی اطلاعات زیادی در مورد یک ستاره نشان میدهد. زیرا با افزایش سن ستاره و متورم شدن آن کاهش مییابد. باستین میگوید: «این به شما میگوید که ستاره چگونه تکامل پیدا کرده است و اندازهی آن چقدر باید باشد.»
درحالی که هیچکس متوجه این رابطه نشده بود، استاسون میگوید که آن منطقی به نظر میرسد. سطح ستارگان از فرورفتگیهای غولپیکری تشکیل شده است که گرانول (granules) نامیده میشوند. آنها زمانی تشکیل میشوند که گازهای داغ فوران میکنند و گازهای خنکتر فرو میروند. بعضی گرانولها، داغتر و روشنتر از بقیه هستند و دمای آنها میتواند طی بازهای چندین دقیقهای تغییر پیدا کند. بعدها که ستاره متورم میشود، این گرانولهای فرار، از نظر اندازه افزایش مییابند که نهایتاً منجر به تغییرات بزرگتری در مجموع درخشندگی سطحی آن میشود.
باستین با همکاری استاسون و دو تن دیگر مقیاسی برای سوسوزنی ماهوارهای ایجاد کرد که بتواند در مورد هر ستاره در میدان دید کپلر بکار رود. اخترشناسان به سادگی با دانستن آنکه درخشندگی یک ستاره در طی یک بازهی 8 ساعته چقدر افتوخیز پیدا میکند، میتوانند گرانش سطحی آن را تنها با عدمقطعیتی حدود 20% تعیین کنند. اندازهگیریهای مربوط به اندازهی اغلب ستارگان کپلر با عدمقطعیت بیش از 90% همراه است.
گیلیلند میگوید که این روشِ آسان و سریع همچنین میتواند ابزاری ارزشمند برای اخترشناسانی باشد که از کپلر برای هدف اصلی آن استفاده میکنند: کشف و توصیف سیارات. بزرگی سایهای که بهوسیلهی گرفتگی سیاره ایجاد میشود، تنها نسبت اندازهی سیاره به ستارهی مربوط به آن را روشن میکند. برای تعیین اینکه آیا این سیاره غولپیکر، کوتوله و یا چیزی بین این دو است، اخترشناسان باید ابتدا اندازهی ستاره را بدانند. باستین میگوید که مقیاس جدید گروه او اجازه خواهد داد تا اخترشناسان بهسرعت تخمینی قابل اعتماد بدست آورند؛ بدون آنکه مجبور باشند مشاهدات گرانقیمت و وقتگیری را با تلسکوپهای زمینی انجام دهند.
اخترشناسان با کمک ماهوارهی بررسی فراسیارات گذرنده (TESS) نیز میتوانند از این روش هنگامی که آن شروع به شکار سیاراتِ اطراف گروه دیگری از ستارگان در سال 2017 خواهد نمود، استفاده کنند.
استاسون تاکید میکند که سودمندی این روش فراتر از شکار سیارات است. در حال حاضر با استفاده از کاتالوگ کپلر، اخترشناسان میتوانند یک ستاره را انتخاب و تعیین کنند که آیا اندازه آن کوچک و میانسال مانند خورشید است یا اینکه پف کرده و در آخرین روزهای عمر خود به سر میبرد.
دانشمندان بیستودوم آگوست در Nature گزارش کردند که اندازهگیریهای ماهوارهای مربوط به درخشندگی ستارگان که از تلسکوپ فضایی کپلر ناسا بدست آمده است، میتواند ویژگیهای گریزان 170,000 ستاره و سیارههایی که به دور آنها در گردش هستند را آشکار کند. این روش جدید قادر است افتوخیزهای متوسط در نور یک ستاره طی یک بازهی چندین ساعته را به اندازهای برای ستاره، گرانش سطحی و مرحلهی زندگی آن تبدیل کند.
کیوان استاسون (Keivan Stassun)، اخترفیزیکدانی از دانشگاه وندربیلت (Vanderbilt Universty) در آمریکا و عضو این گروه میگوید: «همهی این اطلاعات در درخشندگی یک ستاره به شیوهای بسیار شگفتانگیز و ساده کدگذاری شدهاند.»
به مدت چهارسال تلسکوپ کپلر، که اکنون در حال از کار افتادن است (SN Online: 8/15/13)، ستارگان قسمتی از آسمان را در جستجوی گرفتگی سیارات بررسی کرد. کپلر برای بررسی بسیار دقیق، به سمت صدها عدد از آنها حرکت کرد. با مطالعهی تغییرات دقیق در درخشندگی این ستارگانِ انتخابشده، اخترشناسان توانستند ارتعاشات درونی ستارگان را، مشابه امواج زلزله بر روی زمین که باعث زمینلرزه میشوند، از هم تفکیک و دقیقاً سنگلوحی از ویژگیهای فیزیکی مربوط به هر ستاره را تعیین کنند.
در مقابل، آنها تنها برآوردهایی کلی در مورد جرم، اندازه و سایر ویژگیهای ستارگانِ دیگرِ شناسایی شده توسط کپلر، و بهطور کلی ستارگان دارند. رونالد گیلیلند (Ronald Gilliland)، اخترشناسی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Penn State University) میگوید: «ما میدانیم که این تخمینها خیلی دقیق نیستند.»
یکی از اعضای گروه، فابین باستین (Fabienne Bastien)، اخترفیزیکدانی از دانشگاه وندربیلت هنگامی که با دقت در حال بررسی دادههای مربوط به درخشندگی بود، متوجه وجود رابطهای صریح بین آنها شد: هرچه که یک ستاره در طول بازهای چند ساعته بیشتر سوسو میزد، گرانش سطحی آن ضعیفتر بود. گرانش سطحی اطلاعات زیادی در مورد یک ستاره نشان میدهد. زیرا با افزایش سن ستاره و متورم شدن آن کاهش مییابد. باستین میگوید: «این به شما میگوید که ستاره چگونه تکامل پیدا کرده است و اندازهی آن چقدر باید باشد.»
درحالی که هیچکس متوجه این رابطه نشده بود، استاسون میگوید که آن منطقی به نظر میرسد. سطح ستارگان از فرورفتگیهای غولپیکری تشکیل شده است که گرانول (granules) نامیده میشوند. آنها زمانی تشکیل میشوند که گازهای داغ فوران میکنند و گازهای خنکتر فرو میروند. بعضی گرانولها، داغتر و روشنتر از بقیه هستند و دمای آنها میتواند طی بازهای چندین دقیقهای تغییر پیدا کند. بعدها که ستاره متورم میشود، این گرانولهای فرار، از نظر اندازه افزایش مییابند که نهایتاً منجر به تغییرات بزرگتری در مجموع درخشندگی سطحی آن میشود.
باستین با همکاری استاسون و دو تن دیگر مقیاسی برای سوسوزنی ماهوارهای ایجاد کرد که بتواند در مورد هر ستاره در میدان دید کپلر بکار رود. اخترشناسان به سادگی با دانستن آنکه درخشندگی یک ستاره در طی یک بازهی 8 ساعته چقدر افتوخیز پیدا میکند، میتوانند گرانش سطحی آن را تنها با عدمقطعیتی حدود 20% تعیین کنند. اندازهگیریهای مربوط به اندازهی اغلب ستارگان کپلر با عدمقطعیت بیش از 90% همراه است.
گیلیلند میگوید که این روشِ آسان و سریع همچنین میتواند ابزاری ارزشمند برای اخترشناسانی باشد که از کپلر برای هدف اصلی آن استفاده میکنند: کشف و توصیف سیارات. بزرگی سایهای که بهوسیلهی گرفتگی سیاره ایجاد میشود، تنها نسبت اندازهی سیاره به ستارهی مربوط به آن را روشن میکند. برای تعیین اینکه آیا این سیاره غولپیکر، کوتوله و یا چیزی بین این دو است، اخترشناسان باید ابتدا اندازهی ستاره را بدانند. باستین میگوید که مقیاس جدید گروه او اجازه خواهد داد تا اخترشناسان بهسرعت تخمینی قابل اعتماد بدست آورند؛ بدون آنکه مجبور باشند مشاهدات گرانقیمت و وقتگیری را با تلسکوپهای زمینی انجام دهند.
اخترشناسان با کمک ماهوارهی بررسی فراسیارات گذرنده (TESS) نیز میتوانند از این روش هنگامی که آن شروع به شکار سیاراتِ اطراف گروه دیگری از ستارگان در سال 2017 خواهد نمود، استفاده کنند.
استاسون تاکید میکند که سودمندی این روش فراتر از شکار سیارات است. در حال حاضر با استفاده از کاتالوگ کپلر، اخترشناسان میتوانند یک ستاره را انتخاب و تعیین کنند که آیا اندازه آن کوچک و میانسال مانند خورشید است یا اینکه پف کرده و در آخرین روزهای عمر خود به سر میبرد.