Обнаружена непревзойденная коллекция колеблющихся красных звезд-гигантов

Используя наблюдения со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), исследователи обнаружили звезды, ритмы которых возникают из внутренних звуковых волн и дают начало симфоническому исследованию наших галактических окрестностей.

Иллюстрация красных гигантских звезд вблизи и далеко проносится по небу. 

С момента своего запуска в 2018 году TESS в основном охотился за экзопланетами – мирами за пределами нашей солнечной системы. Но его чувствительные измерения изменения звездной яркости делают телескоп идеальным для наблюдения звездных колебаний или материала во внутренней структуре звезд. Это область исследований под названием астерсейсмология.

«Наш первоначальный результат, использующий всего месяц измерений звезд за первые два года работы TESS, показывает, что мы можем определять массы и размеры этих колеблющихся гигантов с высокой точностью, которая будет только улучшаться по мере продолжения TESS», – сказал Марк Хон, сотрудник НАСА. Сотрудник Хаббла в IfA. «Что действительно беспрецедентно, так это то, что широкий охват TESS позволяет нам проводить эти измерения равномерно почти по всему небу».

Это огромное количество колеблющихся красных гигантов будет использовано для беспрецедентных детальных исследований с использованием наземных телескопов на Маунакее.

«Мы уже начали последующие наблюдения за некоторыми из самых интригующих чудаков, которые мы обнаружили в нашем большом наборе данных TESS, которые расскажут нам больше об их происхождении», – сказал Хон. «Мы только что прикоснулись к сокровищнице данных, предоставленной TESS».

Хон представил исследование в среду во время научной конференции TESS, мероприятие, которое виртуально проводилось 2–6 августа при поддержке Массачусетского технологического института в Кембридже, где ученые обсуждают последние результаты миссии. Он является ведущим автором исследования, которое принято к публикации в Астрофизический журнал, с соавторами, включая коллег по IfA Джейми Тайара и Дэниела Хьюбера.

Колебания на Солнце были впервые обнаружены в 1960-х годах. Но солнечные колебания в тысячах звезд не были обнаружены до тех пор, пока французский телескоп Convection, Rotation and Planetary Transits не работал с 2006 по 2013 годы. тысячи колеблющихся гигантов. TESS расширяет доступ к этим колебаниям посредством своих наблюдений в космосе.

«С такой большой выборкой гиганты, которые могут встречаться только в одном проценте случаев, станут довольно многочисленными», – сказал Тайар, научный сотрудник Хаббла в IfA. «Теперь мы можем начать думать о поиске еще более редких звезд».

TESS отслеживает большие участки неба в течение месяца с помощью своих четырех камер, покрывая около 75% неба во время своей двухлетней основной миссии. Каждая камера каждые 30 минут делает полное изображение размером 24 на 24 градуса (в 48 раз больше размера Луны в нашем небе). С конца лета 2020 года камеры собирают эти изображения еще быстрее.

Изображения используются для создания кривых блеска – графиков изменения яркости – для почти 24 миллионов звезд, каждая из которых охватывает 27 дней – промежуток времени, в течение которого TESS смотрит на один участок неба. Чтобы проанализировать это огромное количество измерений, Хон и его коллеги научили компьютер распознавать пульсирующих гигантов. Команда использовала машинное обучение, форму искусственного интеллекта, которая обучает компьютеры принимать решения на основе общих шаблонов без явного их программирования.

Чтобы обучить систему, команда использовала кривые блеска Кеплера для более чем 150 000 звезд, из которых около 20 000 были колеблющимися красными гигантами. Когда нейронная сеть завершила обработку всех данных TESS, она идентифицировала 158 505 пульсирующих гигантов.

Команда определила цвета и расстояния для каждого гиганта, используя данные миссии Gaia Европейского космического агентства, и нанесла массы этих звезд на небе. Фундаментальное предсказание галактической астрономии состоит в том, что более молодые звезды с большей массой должны располагаться ближе к плоскости галактики, отмеченной высокой плотностью звезд, которые создают свечение Млечного Пути в ночном небе.

«Наша карта впервые демонстрирует, что это действительно так почти для всего неба», – сказал Хубер. «С помощью Gaia, TESS предоставил нам билеты на концерт красных гигантов в небе».