In einer Entfernung von 11,9 Lichtjahren ist Epsilon Indi (ε Indi) ein orangefarbener Zwergstern (auch als K-Zwerg bekannt) mit 71 % des Sonnendurchmessers. Ein internationales Team unter der Leitung des Forschers Tiago Campante vom Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) untersuchte diesen Stern mit dem ESPRESSO-Spektrographen, der am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) montiert ist, und entdeckte die kleinsten „Sternbeben“. “ Jemals aufgenommen.
Das Team verwendete eine Technik namens Asteroseismologie, die Schwingungen in Sternen misst. Diese ermöglichen indirekte Einblicke in das Innere von Sternen, so wie uns Erdbeben etwas über das Erdinnere verraten. In ε Indi beträgt die Spitzenamplitude der nachgewiesenen Schwingungen nur 2,6 Zentimeter pro Sekunde (etwa 14 % der Schwingungsamplitude der Sonne), was ihn zum kleinsten und kühlsten bisher beobachteten Zwergstern mit bestätigten sonnenähnlichen Schwingungen macht.
Diese Messungen sind so präzise, dass die ermittelte Geschwindigkeit geringer ist als die Durchschnittsgeschwindigkeit eines Faultiers.
„Die extreme Präzision dieser Beobachtungen ist eine herausragende technologische Errungenschaft. Wichtig ist, dass diese Entdeckung schlüssig zeigt, dass eine präzise Asteroseismologie möglich ist, um Zwerge mit Oberflächentemperaturen von nur 4.200 Grad Celsius abzukühlen, also etwa 1.000 Grad kühler als die Sonnenoberfläche, was effektiv zur Öffnung führt.“ „Wir eröffnen ein neues Gebiet in der beobachtenden Astrophysik“, kommentiert Campante, Assistenzprofessor am Institut für Physik und Astronomie der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Porto (DFA-FCUP).
Künstlerische Darstellung von Schallwellen (p-Moden) mit unterschiedlichen Frequenzen, die sich durch die inneren Schichten eines Sterns bewegen. Bildnachweis: Tania Cunha (Planetário do Porto – Centro Ciência Viva)/Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço)
Dieses Maß an Präzision könnte Wissenschaftlern dabei helfen, eine seit langem bestehende Meinungsverschiedenheit zwischen Theorie und Beobachtungen hinsichtlich der Beziehung zwischen der Masse und dem Durchmesser dieser kühlen Zwergsterne beizulegen.
„Sternentwicklungsmodelle unterschätzen bekanntermaßen den Durchmesser von K-Zwergen um 5–15 % im Vergleich zu dem Durchmesser, der mit empirischen Methoden ermittelt wurde. Die Untersuchung der Schwingungen in K-Zwergen mittels Asteroseismologie wird dazu beitragen, die Mängel aktueller Sternmodelle zu identifizieren und somit.“ „Verbessern Sie sie, um diese Diskrepanz zu beseitigen“, erklärt IA-Forscherin Margarida Cunha.
Diese „Sternbeben“ können nun zur Planung des zukünftigen PLATO-Weltraumteleskops der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) genutzt werden, einer Mission, an der IA stark beteiligt ist. Die in dieser Studie gemessenen Schwingungsamplituden können in Amplituden in der Photometrie umgewandelt werden, da sie von PLATO gemessen werden. Dies ist eine wichtige Information, die dabei hilft, den seismischen Ertrag von PLATO, dessen Einführung für 2026 geplant ist, genau vorherzusagen.
Trotz einiger anfänglicher Skepsis, dass die Erkennung solcher Schwingungen außerhalb der Möglichkeiten unserer derzeitigen Instrumentenkapazitäten liegen könnte, erklärt Mário João Monteiro (IA & DFA-FCUP): „Nachdem wir das Vorhandensein sonnenähnlicher Schwingungen in ε Indi erkannt haben, müssen wir jetzt …“ Wir hoffen, die Schwingungen nutzen zu können, um die komplexe Physik der Oberflächenschichten von K-Zwergen zu untersuchen. Diese Sterne sind kühler und aktiver als unsere Sonne, was sie zu wichtigen Laboratorien für die Untersuchung wichtiger Phänomene macht, die an ihren Oberflächenschichten stattfinden und die wir noch nicht untersucht haben Details in anderen Sternen.
Nuno Cardoso Santos (IA & DFA-FCUP), Leiter der Forschungsgruppe „Auf dem Weg zur Erkennung und Charakterisierung anderer Erden“ am IA, sagte zu den Gründen, warum das Team ESPRESSO verwendete: „Ein internationales Konsortium unter der gemeinsamen Leitung von IA hat das entwickelt ESPRESSO-Spektrograph. Die Hauptziele von ESPRESSO bestehen darin, massearme Planeten, die andere Sterne umkreisen, zu erkennen und zu charakterisieren und die Variabilität der physikalischen Konstanten der Natur zu untersuchen. Dieses Ergebnis zeigt das Potenzial des ESPRESSO-Spektrographen, andere hochmoderne Planeten zu untersuchen. kunstwissenschaftliche Fälle.
Da orangefarbene Zwergsterne und ihre Planetensysteme eine sehr lange Lebensdauer haben, sind sie in jüngster Zeit zu einem Hauptschwerpunkt bei der Suche nach bewohnbaren Welten und außerirdischem Leben geworden.
Dieses Ergebnis zeigt, dass die Leistungsfähigkeit der Asteroseismologie nun möglicherweise zur detaillierten Charakterisierung solcher Sterne und ihrer bewohnbaren Planeten genutzt werden kann, mit wirklich weitreichenden Auswirkungen. Darüber hinaus könnte die durch die Asteroseismologie ermöglichte genaue Bestimmung des Alters nahegelegener kühler Zwerge von entscheidender Bedeutung für die Interpretation von Biosignaturen in direkt abgebildeten Exoplaneten sein.
„Jedes Mal, wenn wir ein neues Fenster zur Natur öffnen, führen uns neue Überraschungen zu neuen, unerwarteten Entdeckungen. ε Indi verspricht, ein solches Fenster mit einer hellen Aussicht zu sein“, kommentiert Mário João Monteiro.
Die Forschung ist veröffentlicht im Tagebuch Astronomie und Astrophysik.
Mehr Informationen:
Campante et al.: Mit ESPRESSO die Grenzen der Cool-Dwarf-Asteroseismologie erweitern. Nachweis sonnenähnlicher Schwingungen im K5-Zwerg ϵ Indi, Astronomie und Astrophysik (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202449197