Eens geloofden wetenschappers dat de aarde, de maan en alle andere planeten in ons zonnestelsel perfecte sferen waren. Hetzelfde gold voor de zon, die ze beschouwden als de hemelse bol die de bron was van al onze warmte en energie. Maar zoals tijd en onderzoek hebben aangetoond, is de zon verre van perfect. Naast zonnevlekken en zonnevlammen is de zon niet helemaal bolvormig.
Al geruime tijd geloofden astronomen dat dit ook bij andere sterren het geval was. Door een aantal factoren leken alle sterren die eerder door astronomen waren bestudeerd enige uitpuilingen aan de evenaar te ervaren (dat wil zeggen oblateness). Echter, in een studie gepubliceerd door een team van internationale astronomen, lijkt het er nu op dat een langzaam roterende ster op 5000 lichtjaar afstand zo dicht bij bolvormig is als we ooit hebben gezien!
Tot nu toe was het waarnemen van sterren beperkt tot slechts enkele van de snelst roterende nabije sterren en was dit alleen mogelijk via interferometrie. Deze techniek, die typisch wordt gebruikt door astronomen om schattingen van stellaire afmetingen te verkrijgen, is gebaseerd op meerdere kleine telescopen die elektromagnetische metingen op een ster verkrijgen. Deze informatie wordt vervolgens gecombineerd om een afbeelding met een hogere resolutie te creëren die door een grote telescoop zou worden verkregen.
Door asteroseismische metingen uit te voeren van een nabije ster, kon een team van astronomen - van het Max Planck Institute, de Universiteit van Tokyo en de New York University Abu Dhabi (NYUAD) - een veel preciezer beeld krijgen van de vorm. Hun resultaten werden gepubliceerd in een studie getiteld "Shape of a Slowly Rotating Star Measured by Asteroseismology", die onlangs verscheen in de American Association for the Advancement of Science.
Laurent Gizon, een onderzoeker bij het Max Planck Institute, was de leidende authjor op papier. Zoals hij hun onderzoeksmethodologie via e-mail aan Space Magazine uitlegde:
“De nieuwe methode die we in dit artikel voorstellen om stellaire vormen, asteroseismologie, te meten, kan verschillende ordes van grootte nauwkeuriger zijn dan optische interferometrie. Het is alleen van toepassing op sterren die oscilleren in langlevende niet-radiale modi. De ultieme precisie van de methode wordt gegeven door de precisie bij het meten van de frequenties van de oscillatiemodi. Hoe langer de observatieduur (vier jaar in het geval van Kepler), hoe beter de precisie op de modusfrequenties. In het geval van KIC 11145123 kunnen de meest nauwkeurige modusfrequenties worden bepaald op een deel van 10.000.000. Vandaar de verbazingwekkende precisie van asteroseismologie. '
Gelegen op 5000 lichtjaar van de aarde, werd KIC 11145123 beschouwd als een perfecte kandidaat voor deze methode. Ten eerste is de Kepler 11145123 warm en stralend, meer dan tweemaal zo groot als onze zon, en roteert hij met een periode van 100 dagen. De oscillaties zijn ook langlevend en komen rechtstreeks overeen met fluctuaties in de helderheid. Met behulp van gegevens verkregen door NASA's Kepler missie over een periode van meer dan vier jaar, kon het team zeer nauwkeurige vormschattingen krijgen.
"We hebben de frequenties van de oscillatiemodi die gevoeliger zijn voor de gebieden met lage breedtegraad van de ster vergeleken met de frequenties van de modi die gevoeliger zijn voor hogere breedtegraden," zei Gizon. “Uit deze vergelijking bleek dat het verschil in straal tussen de evenaar en de polen slechts 3 km is met een precisie van 1 km. Dit maakt Kepler 11145123 het rondste natuurlijke object dat ooit is gemeten, het is zelfs nog ronder dan de zon. ”
Ter vergelijking: onze zon heeft een rotatieperiode van ongeveer 25 dagen en het verschil tussen de polaire en equatoriale radii is ongeveer 10 km. En op aarde, die een rotatieperiode heeft van minder dan een dag (23 uur, 56 minuten en 4,1 seconden), is er een verschil van meer dan 23 km (14,3 mijl) tussen de pool en de evenaar. De reden voor dit aanzienlijke verschil is een mysterie.
In het verleden hebben astronomen ontdekt dat de vorm van een ster kan worden bepaald door meerdere factoren - zoals hun rotatiesnelheid, magnetische velden, thermische asfericiteiten, grootschalige stromingen, sterke sterrenwinden of de zwaartekrachtinvloed van sterrengezellen of reuzen planeten. Ergo, het meten van de "asfericiteit" (d.w.z. de mate waarin een ster GEEN bol is) kan astronomen veel vertellen over de sterrenstructuren en het planetenstelsel.
Gewoonlijk wordt gezien dat de rotatiesnelheid een directe invloed heeft op de asfericiteit van de sterren - d.w.z. hoe sneller deze roteert, hoe meer hij wordt afgeplat. Toen ze echter naar de gegevens van de Kepler-sonde over een periode van vier jaar keken, merkten ze dat de oblateness slechts een derde was van wat ze verwachtten, gezien de rotatiesnelheid.
Als zodanig moesten ze concluderen dat iets anders verantwoordelijk was voor de zeer bolvorm van de ster. "" We stellen voor dat de aanwezigheid van een magnetisch veld op lage breedtegraden de ster meer bolvormig zou kunnen maken voor de stellaire oscillaties, "zei Gizon. 'In de zonnefysica is bekend dat akoestische golven zich sneller voortplanten in magnetische gebieden.'
Als we naar de toekomst kijken, hopen Gizon en zijn collega's andere sterren zoals Kepler 11145123 te onderzoeken. Alleen al in onze Melkweg zijn er veel sterren waarvan de oscillaties nauwkeurig kunnen worden gemeten door veranderingen in hun helderheid waar te nemen. Als zodanig hoopt het internationale team hun asteroseismologische methode toe te passen op andere sterren die door Kepler zijn waargenomen, evenals op aankomende missies zoals TESS en PLATO.
"Net zoals helioseismologie kan worden gebruikt om het magnetische veld van de zon te bestuderen, kan asteroseismologie worden gebruikt om magnetisme op verre sterren te bestuderen," voegde Gizon eraan toe. 'Dit is de belangrijkste boodschap van deze studie.'
