På en gang trodde forskere at jorden, månen og alle de andre planetene i solsystemet vårt var perfekte sfærer. Det samme gjaldt solen, som de anså for å være den himmelske kulen som var kilden til all vår varme og energi. Men som tiden og forskningen viste, er solen langt fra perfekt. I tillegg til solflekker og solfakkel, er ikke solen helt sfærisk.
I noen tid trodde astronomer at dette også var tilfelle med andre stjerner. På grunn av en rekke faktorer så det ut til at alle stjerner som tidligere ble studert av astronomer, opplevde en viss buldring ved ekvator (dvs. skråhet). Imidlertid ser det ut i en studie publisert av et team av internasjonale astronomer at en sakte roterende stjerne som ligger 5000 lysår unna, er så nær sfærisk som vi noen gang har sett!
Inntil nå har observasjon av stjerner begrenset seg til bare noen få av de raskest roterende stjernene i nærheten, og var bare mulig gjennom interferometri. Denne teknikken, som vanligvis brukes av astronomer for å oppnå estimater av stjernestørrelse, er avhengig av flere små teleskoper som får elektromagnetiske avlesninger på en stjerne. Denne informasjonen blir deretter kombinert for å lage et bilde med høyere oppløsning som vil bli oppnådd av et stort teleskop.
Ved å utføre asteroseismiske målinger av en nærliggende stjerne kunne et team av astronomer - fra Max Planck Institute, University of Tokyo og New York University Abu Dhabi (NYUAD) - få en mye mer presis idé om dens form. Resultatene deres ble publisert i en studie med tittelen “Shape of a Slowly Rotating Star Measured by Asteroseismology”, som nylig dukket opp i American Association for the Advancement of Science.
Laurent Gizon, forsker ved Max Planck Institute, var hovedansvarlig på papiret. Da han forklarte forskningsmetodikken sin til Space Magazine via e-post:
"Den nye metoden som vi foreslår i denne artikkelen for å måle stjerneformer, asteroseismologi, kan være flere størrelsesordener mer presise enn optisk interferometri. Det gjelder bare stjerner som svinger i langvarige ikke-radiale modus. Den endelige presisjonen av metoden er gitt av presisjonen for måling av frekvensene til svingningsmodusene. Jo lengre observasjonsvarighet (fire år for Kepler), jo bedre er presisjonen på modusfrekvensene. For KIC 11145123 kan de mest presise modusfrekvensene bestemmes til en del av 10.000.000. Derav den forbløffende presisjonen til asteroseismologien. ”
Ligger 5000 lysår fra Jorden, ble KIC 11145123 ansett som en perfekt kandidat for denne metoden. For en er Kepler 11145123 en varm og lysende, over dobbelt så stor som vår sol, og roterer med en periode på 100 dager. Svingningene er også langvarige, og tilsvarer direkte svingninger i lysstyrken. Bruke data innhentet av NASAs Kepler misjon over en mer enn fire års periode, var teamet i stand til å få veldig nøyaktige formestimater.
"Vi sammenliknet frekvensene til svingningsmetodene som er mer følsomme for stjernens lave breddegrad og frekvensene til modusene som er mer følsomme for høyere breddegrader," sa Gizon. Denne sammenligningen viste at forskjellen i radius mellom ekvator og polene bare er 3 km med en presisjon på 1 km. Dette gjør Kepler 11145123 til den rundeste naturlige gjenstanden som noen gang er målt, den er enda mer rund enn solen. ”
Til sammenligning har vår sol en rotasjonsperiode på omtrent 25 dager, og forskjellen mellom dens polare og ekvatoriale radier er omtrent 10 km. Og på jorden, som har en rotasjonsperiode på mindre enn en dag (23 timer 56 minutter og 4,1 sekunder), er det en forskjell på over 23 km (14.3 miles) mellom dens polare og ekvator. Årsaken til denne betydelige forskjellen er noe av et mysterium.
Tidligere har astronomer funnet ut at formen til en stjerne kan komme ned på flere faktorer - for eksempel rotasjonshastighet, magnetiske felt, termiske sfæriske forhold, store strømninger, sterk stjernevind eller gravitasjonspåvirkning fra stjernekammerater eller gigantiske planeter. Ergo, som måler "aspherisiteten" (dvs. i hvilken grad en stjerne IKKE er en sfære) kan fortelle astronomene mye om stjernestrukturen og planetenes system.
Vanligvis er det sett at rotasjonshastigheten har direkte betydning for stjernens asfærisitet - dvs. jo raskere den roterer, jo mer skrå er den. Når de ser på data innhentet av Kepler-sonden i løpet av en periode på fire år, la de imidlertid merke til at dens uklarhet bare var en tredjedel av hva de forventet, gitt dens rotasjonshastighet.
Som sådan ble de tvunget til å konkludere med at noe annet var ansvarlig for stjernens meget sfæriske form. “” Vi foreslår at tilstedeværelsen av et magnetfelt på lave breddegrader kan få stjernen til å se mer sfærisk ut mot de stjernesvingningene, ”sa Gizon. "Det er kjent innen solfysikk at akustiske bølger forplanter seg raskere i magnetiske regioner."
Når vi ser på fremtiden, håper Gizon og kollegene å undersøke andre stjerner som Kepler 11145123. I vår Galaxy alene er det mange stjerner som svingningene kan måles nøyaktig ved å observere endringer i lysstyrken. Som sådan håper det internasjonale teamet å bruke sin asteroseismologimetode på andre stjerner observert av Kepler, så vel som kommende oppdrag som TESS og PLATO.
"Akkurat som at helioseismologi kan brukes til å studere solens magnetfelt, kan asteroseismologi brukes til å studere magnetisme på fjerne stjerner," la Gizon til. "Dette er hovedbudskapet i denne studien."
