Deze week verschijnen de eerste resultaten van de Kepler-missie in golven van de bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Washington, DC. Ik verwijs naar een tak van astronomie waar je meer over zult horen terwijl Kepler en andere missies de innerlijke structuren van sterren beginnen te onthullen: asteroseismologie. Dus wat is asteroseismologie?
Seismologie is de studie van aardbevingen op aarde. Maar nog belangrijker voor onze discussie, het is de studie van seismische golven. Aardbevingen veroorzaken verschillende soorten seismische golven die door verschillende rotslagen reizen en ons een manier bieden om structuren diep in de aarde in beeld te brengen. In wezen bieden grote aardbevingen ons een natuurlijk sonogram om in de aarde te kijken, veel dieper dan we kunnen tunnelen of boren. Omdat deze golven zich helemaal van de ene kant van de planeet naar de andere kant voortplanten, kunnen we helemaal naar het middelpunt van de aarde kijken. Zo weten we dat de buitenste kern van de aarde vloeibaar is, en de relatieve afmetingen en dichtheden van de andere delen van de interne en oppervlaktestructuur van de aarde.
Asteroseismologie, ook wel stellaire seismologie genoemd, geeft ons hetzelfde soort inzicht in de structuur van sterren. Door de oscillaties in pulserende sterren te bestuderen, kunnen astronomen in de harten van sterren kijken, een van de moeilijkste plekken om te observeren in het hele universum. De reden dat stellaire interieurs kunnen worden onderzocht door oscillaties, is dat verschillende oscillatiemodi doordringen tot verschillende diepten binnenin de ster. Door de snelheid en amplitude van de pulsatie te combineren met andere informatie, zoals spectra, die onthult wat de samenstelling van de ster is, verkrijgen we informatie over de interne structuur van sterren.
Stellaire oscillatiemodi zijn onderverdeeld in drie categorieën, gebaseerd op de kracht die ze aandrijft: akoestische, zwaartekracht- en zwaartekrachtgolfmodi. p-mode, of akoestische golven, hebben druk als kracht, vandaar de naam “p-mode”. Deze golven kunnen ons dingen vertellen over de structuur en dichtheid van gebieden onder het oppervlak van een ster. g-modus of zwaartekrachtgolven zijn beperkt tot het binnenste van de ster. f-modus, of zwaartekrachtgolven aan de oppervlakte zijn ook zwaartekrachtgolven, maar komen voor op of nabij de buitenste lagen van sterren, dus ze geven ons informatie over de oppervlaktecondities van sterren.
Helioseismologie is de studie van de voortplanting van golfoscillaties in de zon. Aangezien de zon de dichtstbijzijnde ster voor ons is, is het veel gemakkelijker om zijn pulsaties gedetailleerder te bestuderen. Door zonnetrillingen te interpreteren, kunnen we zelfs zonnevlekken aan de andere kant van de zon detecteren voordat ze in zicht komen. Veel van onze modellen van stellaire interieurs zijn gebaseerd op informatie die is verkregen door het bestuderen van de oscillaties van de zon. Maar de zon is slechts één ster op een bepaald punt in zijn evolutie, dus om sterren echt te begrijpen, moeten we veel meer sterren van verschillende grootte, massa, samenstelling en leeftijd observeren.
Dat is precies wat Kepler nu doet. De satelliet staart naar een gedeelte van 100 vierkante graden van de hemel tussen Cygnus en Lyra dat continu gegevens opneemt over de helderheid van meer dan 150.000 sterren voor de komende drie tot vijf jaar. Hoewel Kepler's primaire missie is om het bestaan en de overvloed van aardachtige planeten rond sterren te ontdekken, zal al deze uiterst nauwkeurige fotometrie worden gebruikt voor andere wetenschap, met name het bestuderen van alle soorten variabele sterren en het uitvoeren van asteroseismologie op sterren die zonne-achtige oscillaties vertonen.
De langverwachte publicatie van de eerste wetenschappelijke resultaten van de Kepler-missie op 4 januari, omvatte talrijke artikelen over asteroseismologie en de mogelijkheid om de stellaire structuur in ongekend detail te begrijpen. Astronomen volgen de nieuwe golf van informatie over golfvoortplanting in sterren. Surf's Up!
Verder lezen:
Het asteroseismisch potentieel van Kepler: eerste resultaten voor sterren van het zonnetype
W. J. Chaplin, T. Appourchaux, Y. Elsworth, et al
http://arxiv.org/abs/1001.0506
Zonne-achtige oscillaties in rode reuzen met een lage lichtsterkte: de eerste resultaten van Kepler
T. R. Bedding, D. Huber, D. Stello, et al
http://arxiv.org/abs/1001.0229
Kepler Asteroseismology Program: Introductie en eerste resultaten
Ronald L. Gilliland, T. M. Brown, J. Christensen-Dalsgaard
http://arxiv.org/abs/1001.0139
