Обнаружено беспрецедентное количество пульсирующих красных гигантских звезд

Используя наблюдения со спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), исследователи обнаружили звезды, ритмы которых возникают из внутренних звуковых волн и дают начало симфоническому исследованию нашего галактического окружения.

С момента запуска в 2018 году TESS в основном охотился за экзопланетами - мирами за пределами Солнечной системы. Но его чувствительные измерения изменений звездной яркости делают телескоп идеальным для наблюдения звездных колебаний или материала во внутренней структуре звезд. Это область исследований под названием астерсейсмология.

«Наш первоначальный результат с использованием всего лишь месяца измерений звезд за первые два года работы TESS показывает, что мы можем определить массы и размеры этих колеблющихся гигантов с высокой точностью, которая будет только улучшаться по мере продолжения TESS», - сказал Марк Хон. «Действительно беспрецедентно то, что широкий охват TESS позволяет проводить эти измерения равномерно почти по всему небу».

Это огромное количество колеблющихся красных гигантов будет использовано для беспрецедентных детальных исследований с использованием наземных телескопов на Маунакее.

«Мы уже начали последующие наблюдения за некоторыми из самых интригующих объектов, которые мы обнаружили в большом наборе данных TESS, которые расскажут нам больше об их происхождении», - сказал Хон. «Мы только что прикоснулись к сокровищнице данных, предоставленной TESS».

Колебания на Солнце впервые наблюдались в 1960-х годах. Но солнечные колебания в тысячах звезд не были обнаружены до тех пор, пока французский телескоп Convection, Rotation and Planetary Transits не работал с 2006 по 2013 год. Миссии НАСА Kepler и K2, проводившиеся с 2009 по 2018 год, обнаружили десятки тысяч колеблющихся гигантов. TESS расширяет доступ к этим колебаниям посредством своих наблюдений в космосе.

«С такой большой выборкой гиганты, которые могут встречаться только в одном проценте случаев, станут довольно многочисленными», - сказал Тайар, научный сотрудник Хаббла в IfA. «Теперь мы можем начать думать о поиске еще более редких звезд».

TESS отслеживает большие участки неба в течение месяца с помощью четырех камер, покрывая около 75% неба во время двухлетней основной миссии. Каждая камера каждые 30 минут делает полное изображение размером 24 на 24 градуса (в 48 раз больше размера Луны в нашем небе). С конца лета 2020 года камеры собирают эти изображения еще быстрее.

Изображения используются для создания кривых блеска (графиков изменения яркости) для почти 24 миллионов звезд, каждая из которых охватывает 27 дней - промежуток времени, в течение которого TESS смотрит на один участок неба. Чтобы проанализировать это огромное количество измерений, Хон и его коллеги научили компьютер распознавать пульсирующих гигантов. Команда использовала машинное обучение, форму искусственного интеллекта, которая обучает компьютеры принимать решения на основе общих шаблонов без явного их программирования.

Чтобы обучить систему, команда использовала кривые блеска Кеплера для более чем 150 000 звезд, из которых около 20 000 были колеблющимися красными гигантами. Когда нейронная сеть завершила обработку всех данных TESS, она идентифицировала 158 505 пульсирующих гигантов.

Команда определила цвета и расстояния для каждого гиганта, используя данные миссии Gaia Европейского космического агентства, и нанесла массы этих звезд на небе. Фундаментальное предсказание галактической астрономии состоит в том, что более молодые звезды с большей массой должны располагаться ближе к плоскости галактики, отмеченной высокой плотностью звезд, которые создают свечение Млечного Пути в ночном небе.

«Наша карта впервые демонстрирует, что это действительно так почти для всего неба», - сказал Хубер. «С помощью Gaia, TESS предоставил нам билеты на концерт красных гигантов в небе».