20.07.2019
PL EN
26.03.2019 aktualizacja 26.03.2019

W projekcie PEPSI wykonano mapę powierzchni dalekiej gwiazdy

Schemat bliskiego otoczenia gwiazdy II Pegasi. Źródło: AIP. Schemat bliskiego otoczenia gwiazdy II Pegasi. Źródło: AIP.

Niemieccy astronomowie postanowili zająć się gwiezdną kartografią przy pomocy urządzenia nazwanego PEPSI. Udało się im wykonać mapę pola magnetycznego na powierzchni dalekiej gwiazdy – informują Instytut Leibniza ds. Astrofizyki w Poczdamie oraz Large Binocular Telescope Observatory.

O ile w przypadku naszej najbliższej gwiazdy – Słońca – szczegółowe obserwacje jego powierzchni nie stanowią problemu, to aż tak dokładne badanie innych gwiazd jest sporym wyzwaniem. Generalnie gwiazdy widoczne są jako punktowe źródła, nawet jeśli zastosuje się największe istniejące teleskopy. Dla niewielkiej liczby gwiazd udało się uzyskać obrazy ich powierzchni przy pomocy techniki interferometrii.

Naukowcy mają jednak jeszcze inny sposób na poradzenie sobie z tymi ograniczeniami. Pozwala na to specjalna technika zwana obrazowaniem dopplerowskim albo tomografią dopplerowską (podobna do tomografii stosowanej w medycynie). Aby można ją było zastosować w astronomii potrzebny jest duży teleskop, spektrograf o wysokiej rozdzielczości, mnóstwo czasu obserwacyjnego i odpowiednie oprogramowania do analizy zebranych danych.

Technika ta wykorzystuje założenie, iż każda linia widmowa może zostać potraktowana jako skompresowany, jednowymiarowy „obraz” powierzchni gwiazdy. Z fizyki wiadomo, iż gdy gwiazda obraca się, linia widmowa staje się poszerzona na skutek efektu Dopplera. Jeśli dodatkowo na powierzchni gwiazdy występują plamy (np. tak jak na Słońcu), profile linii widmowych będą deformowane. Obserwując te deformacje w trakcie rotacji gwiazdy, można uzyskać mapę temperatury (lub jasności) powierzchni gwiazdy.

Naukowcom z projektu Potsdam Echelle Polarimetric and Spectroscopic Instrument (PEPSI) udało się jednak pójść o krok dalej. Dzięki dwóm polarymetrom do spektrografu dostarczane jest światło spolaryzowane, co pozwala na dostrzeżenie dodatkowo deformacji w profilach linii wynikających z tzw. efektu Zeemana. Efekt ten jest wywoływany przez pole magnetyczne i polega na rozszczepieniu i polaryzacji linii widmowych. W połączeniu z opisanym wcześniej rotacyjnym efektem Dopplera pozwala na odtworzenie geometrii pola magnetycznego na powierzchni gwiazdy. Ta zaawansowana technika zwana jest obrazowaniem zeemanowsko-dopplerowskim.

W ramach projektu PEPSI przeprowadzono obserwacje z użyciem 11,8-metrowego teleskopu Large Binocular Telescope (LBT), czyli Wielkiego Teleskopu Lornetkowego. Zbadano gwiazdę II Pegasi (HD 224085) odległą od nas o 130 lat świetlnych. Gwiazda ta jest podwójna – zbadano większy z obiektów, który ma okres rotacji 6,7 dnia. Widma uzyskane w ramach obserwacji zostały następnie przeanalizowane przy pomocy kodu numerycznego o nazwie iMAP, opracowanego przez Instytut Leibniza ds. Astrofizyki w Poczdamie.

Z uzyskanych wyników warto wskazać, iż plamy na gwieździe II Pegasi różnią się od tych występujących na Słońcu. Są olbrzymie w porównaniu ze słonecznymi, około tysiąc razy większe. Jednak tym, co zaskoczyło naukowców, jest fakt, iż ciepłe i chłodne plamy mają przeciwną polaryzację.

Wyniki badań opisano w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”: https://arxiv.org/pdf/1902.11201.pdf (PAP)

cza/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2019