_ Cum telescopul roman al NASA va măsura vârstele stelelor

Ghicirea vârstei dvs. ar putea fi un joc popular de carnaval, dar pentru astronomi este o adevărată provocare să determine vârstele stelelor. Odată ce o stea precum soarele nostru s-a instalat într-o fuziune nucleară constantă sau în faza matură a vieții sale, se schimbă puțin timp de miliarde de ani. O excepție de la această regulă este perioada de rotație a stelei - cât de repede se învârte. Măsurând perioadele de rotație a sute de mii de stele, telescopul spațial roman Nancy Grace de la NASA promite să aducă noi înțelegeri ale populațiilor stelare din galaxia noastră Calea Lactee după lansarea acesteia până în mai 2027.

Stelele se nasc învârtindu-se rapid. . Cu toate acestea, stelele de masa soarelui nostru sau mai mici vor încetini treptat de-a lungul miliardelor de ani. Această încetinire este cauzată de interacțiunile dintre un flux de particule încărcate cunoscut sub numele de vânt stelar și propriul câmp magnetic al stelei. Interacțiunile îndepărtează momentul unghiular, determinând ca steaua să se rotească mai încet, la fel ca un patinator pe gheață va încetini atunci când își întinde brațele.

Acest efect, numit frânare magnetică, variază în funcție de puterea stelei. camp magnetic. Stelele care se rotesc mai repede au câmpuri magnetice mai puternice, ceea ce le face să încetinească mai rapid. Datorită influenței acestor câmpuri magnetice, după aproximativ un miliard de ani, stelele de aceeași masă și vârstă se vor învârti în aceeași viteză. Prin urmare, dacă cunoașteți masa și viteza de rotație a unei stele, puteți estima vârsta acesteia. Cunoscând vârstele unei populații mari de stele, putem studia modul în care galaxia noastră s-a format și a evoluat în timp.

Cum măsoară astronomii viteza de rotație a unei stele îndepărtate? Ei caută modificări ale luminozității stelei din cauza petelor stelare. Petele stelare, la fel ca petele solare de pe soarele nostru, sunt pete mai reci și mai întunecate pe suprafața unei stele. Atunci când este vizibilă o pată stelară, steaua va fi puțin mai slabă decât atunci când pata se află în partea îndepărtată a stelei.

Dacă o stea are o singură pată mare pe ea, ar experimenta o pată obișnuită. model de estompare și luminozitate pe măsură ce punctul se rotește în interiorul și în afara vederii. (Această slăbire poate fi diferențiată de un efect similar cauzat de o exoplanetă în tranzit.) Dar o stea poate avea zeci de pete împrăștiate pe suprafața sa în orice moment, iar acele pete variază în timp, ceea ce face mult mai dificilă depistarea periodică. semnale de diminuare de la rotația stelei.

Aplicarea inteligenței artificiale

O echipă de astronomi de la Universitatea din Florida dezvoltă noi tehnici pentru a extrage o perioadă de rotație din măsurătorile luminozității unei stele peste timp.

Ei folosesc un tip de inteligență artificială cunoscut sub numele de rețea neuronală convoluțională pentru a analiza curbele de lumină sau grafice ale luminozității unei stele, de-a lungul timpului. Pentru a face acest lucru, rețeaua neuronală trebuie mai întâi antrenată pe curbe de lumină simulate. Zachary Claytor, asociatul postdoctoral la Universitatea din Florida, cercetătorul principal al proiectului, a scris un program numit „butterpy” pentru a genera astfel de curbe de lumină.

„Acest program permite utilizatorului să seteze o serie de variabile, cum ar fi rata de rotație a stelei, numărul de puncte și duratele de viață ale spotului. Apoi va calcula modul în care petele apar, evoluează și se degradează pe măsură ce steaua se rotește și va converti evoluția acelui spot într-o curbă de lumină - ceea ce am măsura de la distanță", a explicat Claytor. .

Echipa și-a aplicat deja rețeaua neuronală instruită la datele de la NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Efectele sistematice fac mai dificilă măsurarea cu precizie a perioadelor mai lungi de rotație stelară, dar rețeaua neuronală instruită a echipei a reușit să măsoare cu precizie aceste perioade mai lungi de rotație folosind datele TESS.

Sondajul stelelor lui Roman.

Viitorul telescop spațial roman va aduna date de la sute de milioane de stele prin sondajul său în domeniul timpului galactic Bulge, unul dintre cele trei sondaje comunitare de bază pe care le va efectua. Roman va privi spre centrul galaxiei noastre – o regiune aglomerată de stele – pentru a măsura câte dintre aceste stele își schimbă luminozitatea în timp. Aceste măsurători vor permite investigații științifice multiple, de la căutarea unor exoplanete îndepărtate până la determinarea ratelor de rotație a stelelor.

Designul specific al sondajului este încă dezvoltat de comunitatea astronomică. Studiul privind rotația stelară promite să ajute la informarea potențialelor strategii de sondaj.

„Putem testa ce lucruri contează și ce putem extrage din datele romane, în funcție de diferite strategii de sondaj. Deci, atunci când obținem efectiv datele , vom avea deja un plan”, a spus Jamie Tayar, profesor asistent de astronomie la Universitatea din Florida și investigatorul principal al programului.

„Avem deja multe instrumente și credem că acestea poate fi adaptat la roman”, a adăugat ea.

(Fluierul)