Belső szerkezetükről muzsikálnak a csillagok

A Keck Obszervatórium ultramodern bolygókutató műszere, a KPF nemcsak bolygók felfedezéséhez nyújt segítséget, hanem például a csillagok finom rezgéseit is segít megismerni. E turbulenciák okozta rezgések az asztroszeizmológia tudományágának alapját jelentik, és a módszer ahhoz némiképp hasonló, mint ahogy a földrengések alapján a Föld belső szerkezetét igyekszünk megérteni. Magukat a rezgéseket a csillag apró fényességváltozásai mutatják meg műszereink számára.

A csillagok rezgései persze nagyon eltérnek bolygónkétól, másképp is jönnek létre, maguk a hullámok is más jellegűek, és gyakran „zenévé” alakítva vizsgálhatók. Ez a zene voltaképp a hullámok emberi fül számára hallhatóvá gyorsítását jelenti, így ugyanis könnyebben felismerhetők benne azok a mintázatok, szabályszerűségek, amelyek a csillag tulajdonságairól árulkodnak.

A csillag muzsikája, vagyis a rezgések egészen egyediek, és segítségükkel a csillag pontos tömegét, méretét és korát is meghatározhatják a csillagászok. Nem minden csillag énekét halljuk azonban: eddig elsősorban űreszközök segítségével és a Napnál forróbb csillagok esetében sikerült meghallgatni e zenét.

A Keck szakemberei e módszerrel vizsgálták meg egy közeli (21 fényévre lévő), a Napnál hűvösebb csillag, a HD 219134 szerkezetét. A Keck műszerével, amely azt vizsgálja, milyen sebességgel közeledik vagy távolodik a csillag felszíne, azonban a hűvösebb, finomabb rezgésű csillagok is kihallgathatók.

A mérések négy éjszakán át tartottak, 2000 olyan mérés történt, amelyek a csillag felszínének oszcillációit rendkívül precízen mutatták meg, ezzel sikerült a csillagot a működése közben megfigyelni. Ez az első alkalom, hogy egy hűvös csillagról efféle asztroszeizmikus adatokat gyűjthettek. A rezgéseket 250 000-szeres sebességre gyorsítva meghallható a csillag muzsikája.

A csillag életkorát 10,2 milliárd évesnek találták, vagyis több mint kétszer olyan idős, mint a Nap. A kor nemcsak érdekesség, ennek meghatározásával a csillagok öregedését is jobban meg tudjuk érteni. A kormeghatározásban kulcstényező a csillag tengelyforgása: a fiatal csillagok gyorsak, azonban fokozatosan lelassulnak, ahogy korosodnak.

Úgy tűnik azonban, hogy a HD 219134 és a hozzá hasonló csillagok forgásának lassulása megáll. Az asztroszeizmikus mérésen alapuló kormeghatározás azonban mégis működik, ezen csillagok esetében is. Az asztroszeizmikus kormeghatározás segítségével rengeteg csillag korát tudjuk majd megérteni, s ezen keresztül azt is, hogy pontosan mikor és miként lassul le a csillagok forgása.

A meglepetést a csillag mérete jelentette ez esetben. A különbség 4 százalék a más mérési módszerrel kapotthoz képest, ez ugyan nem tűnik soknak, ám mégis jelentős, mivel a csillagok, különösen az efféle hűvös csillagok működési modelljének részleteit kérdőjelezi meg. Egyelőre nem világos, hogy minek köszönhető az eltérés: a csillag légkörének, mágneses tulajdonságainak, vagy esetleg maga a modellünk hibás.

A HD 219134 nem magányos, van ugyanis legalább öt bolygója – köztük két szuperföld – , amelyek rendszeresen áthaladnak a csillag előtt. A csillag méretének pontosításával e bolygók nagyságát és sűrűségét is pontosítani tudták a kutatók.

Ezek a számítások megerősítették a korábbi elképzelést: valóban Föld-szerű, szilárd felszínű kőzetbolygókról van szó. A mostaniakhoz hasonló asztroszeizmikus mérésekkel majd egyes exobolygókon esetleg található élet keletkezésének korát is behatárolhatjuk, azzal, hogy megértjük, a csillaguk pontosan mennyi idős.