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    Mesurer les oscillations stellaires avec Kepler

    Crédit :CC0 Domaine public

    Le satellite Kepler est célèbre pour sa découverte de milliers d'exoplanètes en mesurant en continu et méticuleusement la luminosité de plus d'un demi-million d'étoiles pour les signatures des exoplanètes en transit. Moins connues sont les conséquences révolutionnaires de son programme de surveillance de l'astrophysique stellaire, en particulier pour l'étude des oscillations stellaires. Notre propre étoile, le soleil, est connu depuis les années 1960 pour présenter des oscillations, qui sont analogues à la sonnerie d'une cloche, car les ondes de pression générées par sa rotation et sa structure interne circulent autour de sa surface. Les oscillations peuvent être analysées pour révéler les détails des structures internes d'une étoile. étoiles géantes rouges, qui sont dans une phase d'évolution stellaire après la fin de la combustion normale de l'hydrogène et ont gonflé de diamètre, ont été d'un intérêt particulier car les oscillations à leur surface sont plus lentes et de plus grande amplitude que dans les étoiles plus petites, et donc plus facile à mesurer. Avant l'avènement des télescopes spatiaux, cependant, même de telles mesures sur les géantes rouges n'ont réussi que sur quelques objets. Les missions Kepler et Corot ont depuis mesuré les oscillations de milliers d'étoiles géantes rouges.

    La mission Kepler a découvert une nouvelle classe d'étoiles binaires qui a montré des preuves de distorsions de marée dans sa surface (et sa courbe de lumière) alors que le compagnon passait à proximité, et ces systèmes ont été surnommés des étoiles à « battement de cœur ». La morphologie des distorsions peut être utilisée pour aider à affiner les détails de l'orbite binaire même lorsque l'étoile compagnon ne passe pas par notre ligne de mire pour éclipser la primaire. Certaines étoiles géantes rouges avec des oscillations de type solaire sont également des étoiles à battements cardiaques, et la combinaison, avec des mesures de vitesse, permet de caractériser ces systèmes de manière très détaillée.

    L'étoile KIC-3890 est un tel système binaire. Il contient une géante rouge et une étoile naine M dans un décor très excentrique, orbite de 153 jours, et Kepler l'observa presque continuellement pendant près de quatre ans. Les astronomes du CFA Allyson Bieryla et Dave Latham faisaient partie d'une équipe qui a analysé son rythme cardiaque et ses oscillations avec un nouvel ensemble de modèles synthétiques. Ils ont déterminé que la masse de la géante rouge est de 1,04 masse solaire à environ 6 pour cent, et son rayon est de 5,8 rayons solaires à environ 3,4 pour cent, et que le compagnon est un nain M avec une masse de 0,23 masses solaires et un rayon de 0,256 rayons solaires avec des incertitudes encore plus petites. Puisque les oscillations stellaires évoluent au fur et à mesure qu'une étoile vieillit, les oscillations ont permis aux astronomes de contraindre l'âge de la géante rouge - et donc du système lui-même - à environ 9 milliards d'années, avec une incertitude d'environ 25 pour cent.


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