Астрономы разобрались в пульсации шестидесяти переменных звезд

Астрономам впервые удалось выявить закономерность в высокочастотных пульсациях переменных звезд типа Дельты Щита. Полученный результат позволит определить и уточнить целый ряд свойств объектов этого класса. Работа опубликована в журнале Nature.

Переменными принято называть звезды, у которых хотя бы однажды удалось надежно зарегистрировать изменение яркости. Причинами такого изменения могут становиться физические явления разной природы: например, недавнее потускнение сверхгиганта Бетельгейзе ученые сначала связывали с приближающейся гибелью звезды, а затем объяснили движением пылевых облаков.

Среди переменных звезд исследователи выделяют класс пульсирующих — изменение их блеска носит повторяющийся характер и вызвано процессами, которые происходят в недрах светила. В свою очередь, пульсирующие звезды делятся на типы, один из которых астрономы назвали в честь Дельты созвездия Щита — это небесное тело можно наблюдать невооруженным глазом в южном полушарии неба. Изменения яркости переменных типа Дельты Щита происходят из-за сложных колебаний их поверхности. Такие звезды испытывают как радиальные (то есть сферически симметричные), так и нерадиальные пульсации с продолжительностью цикла в несколько часов, которые накладываются друг на друга и приобретают сложный характер. В результате изменения блеска светил кажутся беспорядочными — их амплитуда и период постоянно меняются, и проследить четкую закономерность в этом процессе, разложив колебания на отдельные моды — то есть основные составляющие, долгое время никому не удавалось.

Исследовательская группа из девяти стран, которую возглавил австралиец Тимоти Беддинг (Timothy R. Bedding) из Сиднейского института астрономии, занялась поиском регулярных компонент в пульсациях яркости переменных типа Дельты Щита. Для этого авторы воспользовались, в первую очередь, данными космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), которые тот снимал в период с 25 июля 2018 года по 25 марта 2019. Основной целью этого аппарата является поиск экзопланет, но при этом в поле его зрения попадают многие пульсирующие звезды. Снимки телескоп производит каждые две минуты — это позволяет наблюдать высокочастотные колебания, характерные для переменных типа Дельты Щита, в достаточном для анализа временном разрешении. Вспомогательную роль в исследовании сыграли наблюдения с космического телескопа Kepler (за весь период его основной миссии — с марта 2009 по май 2013 года), принцип работы которого был аналогичен TESS. Для получения спектра в высоком разрешении ученые пользовались измерениями наземных телескопов Обсерватории Кека на острове Гавайи (с апреля по май 2019) и сети обсерваторий Лас Кумбрес (Las Cumbres) в Чили и Южной Африке (с мая по июнь 2019). В общей сложности астрономы проанализировали около 92 тысяч кривых блеска (то есть зависимостей яркости звезды от времени), затратив на это несколько дней компьютерной обработки.

В результате ученым впервые удалось обнаружить регулярные колебания у 60 переменных звезд — в дальнейшем это позволит детальнее изучить механизмы пульсаций, которые влияют на видимый блеск. Анализ колебаний также дает возможность устанавливать другие важные свойства небесных тел, связанные с этим процессом — например, отличать молодые светила от старых. Так, исследование уже помогло в определении возраста недавно открытой звезды HD 31901, различные оценки которого давали значения от 120 миллионов до миллиарда лет. Данные, полученные авторами, свидетельствуют в пользу первого предположения.

Астрономы собираются продолжить обработку данных с TESS, когда аппарат перейдет в новый режим работы и станет каждые десять минут делать полноразмерные снимки неба — согласно планам NASA, это должно произойти уже в июле нынешнего года.

Ранее мы рассказывали о том, как с помощью TESS обнаружили редкую магнитную звезду и увидели взрыв на комете Виртанена.

Николай Мартыненко