Астросейсмология

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Первое зарегистрированное «солнцетрясение» было снято космическим аппаратом SOHO сразу после умеренной солнечной вспышки 9 июля 1996 года. В пересчёте на земные реалии, его магнитуда составляет 11,3. На снимках видны распространяющиеся от места вспышки тёмные волны, аналогичные волнам р-типа от землетрясений[1].

Астросейсмоло́гия (от греческого греч. ἀστήρ «звезда», σεισμός «землетрясение» и -λογία «учение»), также известная как звёздная сейсмология[2][3] — наука, которая изучает внутреннюю структуру пульсирующих звёзд путём исследования частотных спектров их пульсаций. Различные осцилляцонные моды проникают на разные глубины внутрь звезды. Из этих колебаний можно извлечь информацию о ненаблюдаемых иными способами внутренних слоях звёзд таким же образом, как сейсмологи исследуют недра Земли (и других твёрдых планет) с помощью осцилляций, вызываемых землетрясениями[3][4].

Осцилляции, изучаемые астросейсмологами, вызываются тепловой энергией, преобразуемой в кинетическую энергию колебаний. Этот процесс похож на то, что происходит в любой тепловой машине, в которой тепло поглощается в высокотемпературной фазе цикла и выделяется, когда температура низка. Основным механизмом для многих классов звёзд является преобразование энергии излучения в энергию механических колебаний в поверхностных слоях. Возникающие в результате колебания, как правило, исследуются в предположении, что они малы и что звезда является изолированной и сферически симметричной. В системах двойных звёзд существенно повлиять на колебания звезды могут также приливные силы. Одно из применений астросейсмологии — это нейтронные звёзды, чья внутренняя структура не может непосредственно наблюдаться, но может исследоваться на основе изучения их осцилляций.

Гелиосейсмология (солнечная сейсмология) — это тесно связанная дисциплина, изучающая колебания Солнца. Осцилляции на Солнце возбуждаются конвекцией в его внешних слоях. Наблюдения колебаний, подобных солнечным, на других звёздах являются новой и активно развивающейся областью астросейсмологии.

Астросейсмология предоставляет инструмент для исследования внутренней структуры звёзд. Осцилляционные частоты дают информацию о профиле плотности в тех областях, где волны возникают и распространяются. Спектр даёт информацию о химическом составе этих областей.

Волны в солнцеподобных звёздах могут быть разделены на три различных типа.

  • Акустические моды или моды давления (p)[3] возбуждаются внутренними флуктуациями давления внутри звёзд; их динамика определяется локальной скоростью звука.
  • Гравитационные (g) моды (не путать с гравитационными волнами из ОТО) возбуждаются всплыванием более лёгких и погружением более тяжёлых элементов газа,[5]
  • Поверхностно-гравитационные (f) моды сродни океанским волнам, распространяющимся вдоль звёздной поверхности.[6]
Мощная солнечная вспышка, произошедшая на активной области AR 10930 размером с Землю, вызвала появление и дальнейшее распространение похожей на цунами ударной волны. Изображения были получены на телескопе Сети оптического слежения за Солнцем (Optical Solar Patrol Network — OSPAN)

В недрах солнцеподобных звёзд, таких как Альфа Центавра, p-моды выражены, тогда как g-моды в основном привязаны к ядру конвективной зоной. Однако g-моды были отмечены в белых карликах[5].

Космические миссии[править | править код]

Ряд действующих космических миссий включают астросейсмологические исследования в качестве существенной части своего задания.

  • MOST — канадский спутник, запущенный в 2003 году. Первый космический аппарат, выполняющий астросейсмологические задачи.
  • COROT — спутник ЕКА (под руководством Франции), нацеленный на поиск экзопланет и астросейсмологию. Запущен в 2006 году.
  • WIRE — спутник NASA, запущенный в 1999 году. Не заработавший по своему прямому назначению (в связи с аварийным выкипанием жидкого водорода) инфракрасный телескоп сейчас используется для астросейсмологии.
  • SOHO — совместный космический аппарат ЕКА и NASA. Был запущен в 1995 году для изучения Солнца.
  • Kepler — космический аппарат NASA, запущенный в 2009 году. Основная задача — поиск экзопланет, также будет выполнять астросейсмологические исследования.

Примечания[править | править код]

  1. Alexander G. Kosovichev, Valentina V. Zharkova, Philip H. Scherrer, David F. Salisbury, Harvey Leifert, Donald Savage, Bill Steigerwald. Solar Flare Leaves Sun Quaking. Solar Oscillations Investigation (27 мая 1998). Дата обращения 4 мая 2019.
  2. BBC. Team records 'music' from stars. 2008-10-23. Retrieved 2008-10-24
  3. 1 2 3 David Guenther Архивировано 7 февраля 2007 года.. Saint Mary’s University (Halifax). Retrieved 2008-10-24
  4. Алексей Понятов. Услышать звуки звёзд // Наука и жизнь. — 2018. — № 1. — С. 40-47.
  5. 1 2 Jørgen Christensen-Dalsgaard. Lecture Notes on Stellar Oscillations — Chapter 1 (недоступная ссылка). Fifth Edition. June 2003. (PDF format) Page 3. Retrieved 2008-10-24
  6. Jørgen Christensen-Dalsgaard. Lecture Notes on Stellar Oscillations — Chapter 2 (недоступная ссылка). Fifth Edition. June 2003. (PDF format) Page 23. Retrieved 2008-10-24

Ссылки[править | править код]