Metode sederhana, namun elegan untuk mengukur gravitasi permukaan bintang baru saja ditemukan. Dikembangkan oleh tim astronom dan dipimpin oleh Vanderbilt Professor bidang Fisika dan Astronomi, Keivan Stassun, teknik baru ini mengukur "kedipan" bintang.
Dengan ketidakpastian mulai dari 50 persen hingga 200 persen, para astronom telah berhasrat untuk menggunakan cara baru untuk mengukur gravitasi permukaan bintang yang akan meratakan medan bermain. Dengan memperoleh angka yang lebih baik untuk berbagai bintang pada jarak yang bervariasi, metode baru ini mungkin dapat memotong angka ketidakpastian menjadi setengahnya.
"Setelah Anda mengetahui gravitasi permukaan bintang maka Anda hanya perlu satu pengukuran lain, suhunya, yang cukup mudah diperoleh, untuk menentukan massa, ukuran, dan sifat fisik penting lainnya," kata Stassun.
"Mengukur gravitasi permukaan bintang dengan baik selalu menjadi bisnis yang sulit," tambah Gibor Basri, profesor astronomi di University of California, Berkeley yang berkontribusi dalam penelitian ini. "Jadi itu adalah kejutan yang sangat menyenangkan untuk menemukan bahwa kerlipan halus cahaya bintang memberikan cara yang relatif mudah untuk melakukannya."
Bagaimana kita saat ini mengukur gravitasi permukaan bintang? Hingga kini, para astronom mengandalkan tiga metode: fotometrik, spektroskopi, dan asteroseismik. Cara pengukuran baru ini, yang dikenal sebagai "metode flicker", jauh lebih sederhana daripada cara-cara sebelumnya dan sebenarnya lebih akurat daripada dua di antaranya. Mari kita lihat ketiga metode yang diterima saat ini ...
Untuk fotometri, orang melihat betapa terang bintang bersinar dalam berbagai warna. Seperti grafik, pola-pola ini mengungkapkan komposisi kimia, suhu, dan gravitasi permukaan. Dapat digunakan pada bintang yang pudar, data fotometriknya mudah diamati, tetapi tidak terlalu akurat. Itu berkisar dengan ketidakpastian 90 hingga 150 persen. Mirip dengan pengamatan fotometrik, teknik spektroskopi mengambil melihat warna, tetapi melihat lebih dekat pada emisi unsur atmosfer bintang. Meskipun memiliki tingkat ketidakpastian yang lebih rendah, yaitu 25 hingga 50 persen, terbatas pada bintang yang lebih terang. Seperti kode batang, ini mengukur gravitasi permukaan dengan seberapa lebar garis spektral muncul: gravitasi tinggi tersebar terpisah, sedangkan gravitasi rendah sempit. Dalam asteroseismologi, keakuratannya menajam menjadi hanya beberapa persen, tetapi pengukurannya sulit diperoleh dan terbatas pada bintang-bintang terdekat yang terang. Dalam teknik ini, suara yang bepergian melalui interior bintang diukur dan frekuensi spesifik yang terkait dengan gravitasi permukaan ditunjukkan. Bintang raksasa secara alami berdenyut pada nada rendah sementara bintang kecil bergema di yang lebih tinggi. Bayangkan gong lonceng besar yang bertentangan dengan jingle lonceng kecil.
Jadi, apa itu flicker? Dalam metode flicker, perbedaan kecerahan bintang diukur - khususnya variasi yang terjadi dalam delapan jam atau kurang. Variasi-variasi ini tampaknya terikat pada granulasi permukaan, interkoneksi "sel-sel" yang menutupi permukaan bintang. Daerah ini dibentuk oleh kolom gas yang naik dari bawah. Untuk bintang yang memiliki gravitasi permukaan tinggi, granulasi tampak lebih halus dan berkedip lebih cepat, sedangkan bintang dengan gravitasi permukaan rendah menampilkan granulasi kasar dan berkedip perlahan. Perekaman flicker adalah proses yang sederhana, yang hanya melibatkan lima baris kode komputer untuk membuat pengukuran dasar. Berkat kemudahan dan kesederhanaannya, ini tidak hanya mengurangi biaya untuk memperoleh data, tetapi juga menghilangkan banyak upaya yang diperlukan untuk mengukur gravitasi permukaan sejumlah besar bintang.
“Metode spektroskopi seperti operasi. Analisisnya teliti dan melibatkan serta sangat halus, ”kata Stassun. “Flicker lebih seperti ultrasound. Anda hanya menjalankan probe di sekitar permukaan dan Anda melihat apa yang perlu Anda lihat. Tetapi kekuatan diagnostiknya - setidaknya untuk tujuan mengukur gravitasi - sama bagusnya jika tidak lebih baik. "
Apakah metode flicker akurat? Dengan menempatkan pengukuran berdampingan dengan asteroseismologi, para peneliti telah menentukan itu memiliki faktor ketidakpastian kurang dari 25 persen - lebih baik daripada hasil spektroskopi dan fotometrik. Satu-satunya fitur buruk adalah menuntut menuntut data yang diambil selama periode waktu yang lama. Namun, instrumen khusus, Kepler, telah menyediakan sejumlah besar informasi yang dapat didaur ulang. Berkat puluhan ribu pengamatan bintang yang dipantau untuk planet ekstrasurya, data Kepler sudah tersedia untuk pemeriksaan kedipan di masa depan.
"Ketepatan luar biasa dari data dari Kepler memungkinkan kita untuk memantau pengadukan dan gelombang pada permukaan bintang," kata anggota tim Joshua Pepper, asisten profesor fisika di Universitas Lehigh. "Perilaku ini menyebabkan perubahan halus pada kecerahan bintang pada skala waktu beberapa jam dan memberi tahu kami dengan sangat rinci seberapa jauh bintang-bintang ini berada dalam masa evolusi mereka."
Hanya bagaimana flicker ditemukan? Mahasiswa pascasarjana Fabienne Bastien adalah yang pertama memperhatikan sesuatu yang sedikit berbeda saat menggunakan perangkat lunak visualisasi khusus untuk memeriksa data Kepler. Perangkat lunak ini, yang dikembangkan oleh para astronom Vanderbilt, pada awalnya dimaksudkan untuk menyelidiki dataset astronomi multi-dimensi yang besar. (Alat visualisasi data yang memungkinkan penemuan ini, disebut Filtergraph, gratis untuk umum.)
"Saya merencanakan berbagai parameter mencari sesuatu yang berkorelasi dengan kekuatan medan magnet bintang," kata Bastien. "Saya tidak menemukannya, tetapi saya menemukan korelasi yang menarik antara pola flicker tertentu dan gravitasi bintang."
Bastien kemudian melaporkan penemuannya ke Stassun. Sama penasaran, pasangan itu kemudian memutuskan untuk mencoba metode baru pada kurva cahaya Kepler yang diarsipkan dari beberapa ratus bintang seperti matahari. Menurut rilis berita, ketika mereka memetakan kecerahan rata-rata setiap bintang tertentu terhadap intensitasnya yang berkedip-kedip, mereka melihat sebuah pola. "Seiring bertambahnya usia bintang, variasi keseluruhannya turun secara bertahap ke minimum. Ini mudah dipahami karena tingkat di mana bintang berputar menurun secara bertahap dari waktu ke waktu. Ketika bintang mendekati tingkat minimum ini, kelipan mereka mulai tumbuh dalam kompleksitas - karakteristik yang oleh para astronom disebut sebagai "kresek." Begitu mereka mencapai titik ini, yang mereka sebut lantai berkedip, bintang-bintang tampak mempertahankan tingkat variabilitas yang rendah ini selama sisa hidup mereka, meskipun tampaknya tumbuh lagi ketika bintang-bintang mendekati akhir hidup mereka sebagai bintang raksasa merah . "
"Ini adalah cara baru yang menarik untuk melihat evolusi bintang dan cara untuk menempatkan evolusi masa depan Matahari kita ke dalam perspektif yang lebih besar," kata Stassun.
Jadi, apa masa depan Matahari kita menurut flicker? Ketika para peneliti mencicipi kurva cahaya Matahari, mereka menemukannya "melayang tepat di atas lantai yang berkedip-kedip". Pengukuran ini membuat mereka berhipotesis bahwa Sol akan berubah menjadi "keadaan variabilitas minimum dan, dalam prosesnya, akan kehilangan titik-titiknya." Mungkinkah ini sebabnya kita tidak melihat aktivitas sebanyak yang diharapkan selama waktu maksimum matahari saat ini, atau ini hanya teori baru di mana terlalu dini untuk membuat asumsi? Kami akan memanggil flicker Anda dan mengangkat Anda dua tempat ...
Sumber Cerita Asli: Siaran Berita Vanderbilt.
