Астрофизики имитируют звуки звезд, чтобы раскрыть их секреты

Звук не может пройти сквозь космический вакуум. Но это не мешает звездам петь свою симфонию с помощью сложных вибраций, создаваемых их ядрами. Телескопы определяют эти колебания как колебания яркости или температуры на поверхности звезды.

Поняв эти вибрации, ученые смогут больше узнать о внутренней структуре звезды, скрытой от глаз.

«Виолончель звучит как виолончель из-за ее размера и формы», - говорит Жаклин Гольдштейн, аспирант астрономического факультета университета Висконсин-Мэдисон. «Вибрации звезд также зависят от их размера и структуры».

В своей работе Гольдштейн изучает связь между звездной структурой и вибрациями, разрабатывая программное обеспечение, которое имитирует различные звезды и их частоты. Сравнивая свои симуляции с реальными звездами, Гольдштейн может усовершенствовать свою модель и улучшить.

С частотами, повторяющимися минуты или дни, приходится ускорять звездные вибрации в тысячу или миллион раз, чтобы привести их в диапазон человеческого слуха. Эти реверберации наиболее точно можно назвать звездными землетрясениями. Область исследования называется астросейсмология.

Когда звезды переплавляют водород в более тяжелые элементы в ядрах, горячий газ вибрирует и заставляет звезды мерцать. Эти колебания раскрывают исследователям структуру звезды и то, как она будет меняться с возрастом звезды. Гольдштейн изучает звезды, которые больше нашего Солнца.

Работая с профессорами астрономии Ричем Таунсендом и Эллен Цвайбель, Гольдштейн разработала программу GYRE, которая включается в программу моделирования звезд MESA. Используя это программное обеспечение, Гольдштейн создает модели звезд различного типа, чтобы увидеть, как их вибрации выглядят для астрономов. Затем проверяет, насколько близко симуляция соответствует реальности.

И GYRE, и MESA – это программы с открытым исходным кодом, поэтому ученые могут свободно изменить код. Ежегодно около 40-50 человек посещают летнюю школу MESA в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, чтобы изучить программу и усовершенствовать методом мозгового штурма. Они все предлагают изменения и исправляют ошибки как в MESA, так и в GYRE.

Гольдштейн сейчас разрабатывает новую версию GYRE, чтобы воспользоваться данными TESS. С его помощью она начнет симулировать целый звездный оркестр.

С помощью этих симуляций можно немного больше узнать о наших космических соседях, просто послушав.