ASTEROSEJSMOLOGIA Sesja Corot, 13 stycznia 2007 Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz Instytut Astronomiczny, Uniwersytet Wrocławski

European Helio- and Asteroseismology Network

Partnerzy

CZYM ZAJMUJE SIĘ HELAS ? Globalna Heliosejsmologia Lokalna Heliosejsmologia Asterosejsmologia Nauczanie i popularyzacja

Misja CoRoT

Sir Arthur Eddington (1882 – 1944) „Wydaje się, że głębokie wnętrze Słońca i gwiazd jest mniej dostępne do badań niż jakikolwiek obszar we Wszechświecie”

Asterosejsmologia badanie wnętrz gwiazdowych na podstawie obserwowanych częstotliwości oscylacji

Heliosejsmologia aster – gr. gwiazda seismos – gr. trzęsienie, wstrząsy logos – gr. słowo, nauka Heliosejsmologia helios – gr. Słońce

Gwiazda pulsująca - gwiazda, której zmienność spowodowana jest przez zachodzące w niej pulsacje, czyli istnienie fal akustycznych lub/i grawitacyjnych Obserwowanym przejawem tego zjawiska są zmiany jasności lub/i prędkości radialnej.

DLACZEGO GWIAZDY PULSUJĄ ?

2. poprzez zewnętrzną siłę 1. samowzbudzanie 2. poprzez zewnętrzną siłę Ad. 1. w gwieździe są obszary, które działają jak silnik cieplny, np. Pulsacje klasycznych cefeid Ad. 2. wzbudzanie stochastyczne przez turbulentną konwekcję np. oscylacje typu słonecznego

Warstwa napędzająca musi znajdować się na odpowiedniej głębokości geometrycznej. Warstwa położona zbyt płytko  ilość energii zaabsorbowanej przez rzadką materię jest niewystarczająca dla podtrzymania pulsacji Warstwa położona zbyt głęboko  amplituda zmian temperatury jest bardzo mała i warstwa pochłonie zbyt mało energii, aby być wydajna

Gwiazda gorętsza niż Teff~7500K ma strefy częściowej jonizacji zbyt blisko powierzchni. W gwieździe chłodniejszej niż Teff~5500K konwekcja powstrzymuje gromadzenie ciepła i ciśnienia. log (L/L) Niebieska granica klasycznego pasa niestabilności Czerwona granica klasycznego pasa niestabilności log Teff

J. Christensen-Dalsgaard gwiazdy pulsujące różnych typów na diagramie H-R J. Christensen-Dalsgaard

Źródłem fal dźwiękowych jest stochastyczne pole prędkości w warstwach konwektywnych, gdzie ruch odbywa się z prędkością bliską prędkości dźwięku. Fale takie propagują się do wnętrza i tworzą fale stojące.

Oscylacje słoneczne są drganiami tłumionymi wzbudzanymi stochastycznie przez konwekcję. Główny efekt wzbudzania zachodzi w cienkiej warstwie podfotosferycznej , gdzie prędkości ruchów turbulentnych są zbliżone do prędkości dźwięku, cs .

Słońce jako gwiazda pulsująca 5 min oscylacje Słońca odkryto w 1962. amplitudy zmian jasności: ~2 mag amplitudy zmian prędkości radialnej: ~20 cm/s okresy oscylacji: 3-25 min czas życia: rzędu dni, tygodni liczba modów: rzedu 107

JAK GWIAZDY PULSUJĄ ?

1-wymiarowe oscylacje Fundamentalny Pierwszy owerton Drugi owerton węzły Demonstrate on guitar Demonstrate with a long rope Don Kurtz

2-wymiarowe oscylacje radialne Fundamentalny Pierwszy owerton Drugi owerton

3-wymiarowe pulsacje radialne z n=2

2-wymiarowe oscylacje nieradialne dipol =1 kwadrupol =2 Demonstrate drum modes on a tympanum (prefrerably) or bass drum

3-wymiarowe oscylacje nieradialne =3 W. Zima

 = 1, m=0  = 1, m=1 Tim Bedding

 = 2, m=1  = 2, m=2

 = 3, m=0  = 3, m=1  = 3, m=2  = 3, m=3

 = 4, m=1  = 4, m=2  = 4, m=4

 = 5, m=0  = 5, m=2  = 5, m=3

 = 8, m=1  = 8, m=2  = 8, m=3

CZY MOŻEMY SŁYSZEĆ PULSACJE GWIAZDOWE ? NIE !

ALE MOŻEMY OBSERWOWAĆ EFEKTY PULSACJI

odkryta w 1596 przez Davida Fabriciusa. Mira (  Cet ) - pierwsza gwiazda pulsująca odkryta w 1596 przez Davida Fabriciusa. jasność obserwowana: od +3.5 do +9 mag, okres 332 dni

Użycie przesunięcia Dopplera do wyznaczania prędkości

Zmiany profili linii widmowych

Asterosejsmologia Amplituda Częstotliwości pulsacji [c/d]

 = 2  = 20  = 75  = 25 http://astro.phys.au.dk/helio_outreach

MODEL SEJSMICZY GWIAZDY częstotliwości teoretyczne = częstotliwości obserwowane

Jakie ograniczenia dostajemy z asterosejsmologii ? Masa Wiek Skład chemiczny efektywność konwekcji Test danych fizyki atomowej („opacity”) Profil rotacyjny

Częstotliwości oscylacji dają informacje Heliosejsmologia Częstotliwości oscylacji dają informacje o strukturze i dynamice wnętrza Słońca.

Periodogram dla Słońca z pomiarów prędkości radialnych (eksperyment BiSON)

Czego dowiedzieliśmy z heliosejsmologii ? Wiek Słońca Głębokość warstwy konwektywnej Test tablic nieprzezroczystości, równania stanu Obfitość helu Profil rotacyjny, z promieniem oraz na powierzchni

Rotacja Słońca w funkcji r, i zaznaczonymi szerokościami heliograficznymi, z danych MDI. J. Christensen-Dalsgaard

J. Christensen-Dalsgaard Rotacja Słońca J. Christensen-Dalsgaard

Lokalna heliosejsmologia L.Gizon

ASTEROSEJSMOLOGIA: MUZYKA SFER

Zakres słyszalności od 20 Hz do 20,000 Hz 1 cykl na sekundę = 1 Hz Bat ears bones disconnect to keep from blowing out the bat’s brains 5 min 0.003 Hz

„ODGŁOSY” PULSACJI Słońce  Centauri  Hydrae

Zoltan Kollath