Зірки з великими серцями для науки
Зоряна сейсмологія показує, що масивні швидко обертаються зірки мали б ядра на 20 відсотків більше, ніж очікувалося.
Враження художника від швидко обертається Be star. Конвективне ядро на 20 відсотків більше (нанесено чорним кольором), ніж передбачали моделі, де обертання зірки не враховується (пунктирно-зелений). Це розширення могло б бути зумовлене проникненням конвективних рухів серця в конверті (чорні стрілки), а також великомасштабним переміщенням (червоні петлі), що утворюються внаслідок швидкого обертання конверта. Дуже висока швидкість обертання спричиняє викид матеріалу в екваторіальну площину (білим кольором).
З моменту запуску супутників CoRoT від CNES та Кеплера від NASA кілька років тому сейсмічне дослідження зірок продовжувало приносити нові результати. Після того, як охарактеризував обертання серця червоних велетнів, пояснив їх режим термоядерного синтезу або підкреслив магнітну активність сонячного типу зірки, сьогодні цей метод у розпалі виявляє серце зірок Be, масивних зірок. При дуже швидкому обертанні: згідно до роботи Коралі Нейнер, Паризької обсерваторії, Стефана Матіса, CEA та їх колег, це було б на 20 відсотків більше, ніж передбачали моделі раніше.
Зоряна сейсмологія, або астеросейсмологія, полягає у спостереженні режимів вібрації поверхні зірок, породжених процесами, які їх збуджують і які характеризують їх внутрішню будову. Супутник CoRoT (як і його американський альтер его Кеплер) вивчає ці вібрації за допомогою фотометрії, вимірюючи крихітні коливання світності, які вони викликають на поверхні зірок.
CoRoT цього разу звернувся до так званих зірок Be. Ці зірки, розмір яких приблизно в чотири рази більший за Сонце і приблизно в сім разів більший за екваторіальний радіус, дуже швидко обертаються на собі: один оберт за півтора доби або майже в 20 разів швидший за Сонце. Швидкість їх поверхні на екваторі, таким чином, досягає в 140 разів більше, ніж поверхні Сонця! Така швидкість близька до теоретичної межі, за якою відцентрова сила матиме перевагу над силою тяжіння і викидатиме речовину з поверхні в космос.
Насправді, зірки Be дуже сплющуються при обертанні, але також хвилюються великомасштабними рухами в їх променевій оболонці. Змішуючи хімічні елементи, ці струми змінюють свою внутрішню структуру, і, зокрема, розмір конвективного ядра (як і всі масивні зірки, зірки Be мають «зворотну» структуру до структури Сонця, а серцевина перемішується конвекцією і велика радіаційна оболонка, куди енергія передається випромінюванням.)
Цю динаміку щойно краще зрозуміли завдяки спостереженню CoRoT за двома зірками типу Be, постійно протягом 27 та 157 днів відповідно. Два типи коливань поширюються всередині зірок: акустичні хвилі (хвилі стиснення) і гравітаційні хвилі (поперечні хвилі, зумовлені Архімедовою силою). Ці останні, тут сильно порушені швидким обертанням, поширюються вглиб зірки і, таким чином, дають підказки про її внутрішню структуру в областях, близьких до ядра.
Порівнюючи спектр коливань, який спостерігається CoRoT, з теоретичним спектром, дослідники виявили, що конвективне ядро на 25 відсотків масивніше і на 20 відсотків більше, ніж передбачали "статичні" моделі, де обертання, зокрема, не враховується.
На основі моделей зоряних коливань з урахуванням швидкого обертання дослідники змогли пояснити цю незгоду. По-перше, вони показали, що конвективні рухи серця, які тривають у випромінювальній оболонці за інерцією, можуть пояснити дві третини його подальшого розширення. Залишок пояснюється рухами та турбулентністю, породженими швидким обертанням в опромінювальній оболонці.
Крім того, внутрішня динаміка зірок також може бути частково зумовлена наявністю магнітного поля. Але спостереження за допомогою спектроляриметра телескопа Бернарда Ліо з Пік-дю-Міді показали, що ці дві зірки не мають виявленого магнітного поля на поверхні, і дозволило встановити межу максимальної напруженості можливого викопного магнітного поля. від розпаду протозіркової хмари) в радіаційній оболонці. Оскільки ефекти обертання на кілька порядків перевищують можливі магнітні ефекти, дослідники приходять до висновку, що у внутрішній динаміці зірок Be суттєво переважає обертання.