ASTEROSEJSMOLOGIA Sesja Corot, 13 stycznia 2007

Prezentacja na temat: "ASTEROSEJSMOLOGIA Sesja Corot, 13 stycznia 2007"— Zapis prezentacji:

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

2 European Helio- and Asteroseismology Network

3 Partnerzy

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

5 Misja CoRoT

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

7 Asterosejsmologia badanie wnętrz gwiazdowych na podstawie obserwowanych częstotliwości oscylacji

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

9 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.

10 DLACZEGO GWIAZDY PULSUJĄ ?

11 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

12

13

14 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

15

16 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

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

18 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.

19 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 .

20 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

21 JAK GWIAZDY PULSUJĄ ?

22 1-wymiarowe oscylacje Fundamentalny Pierwszy owerton Drugi owerton
węzły Demonstrate on guitar Demonstrate with a long rope Don Kurtz

23 2-wymiarowe oscylacje radialne
Fundamentalny Pierwszy owerton Drugi owerton

24 3-wymiarowe pulsacje radialne z n=2

25

26 2-wymiarowe oscylacje nieradialne
dipol =1 kwadrupol =2 Demonstrate drum modes on a tympanum (prefrerably) or bass drum

27 3-wymiarowe oscylacje nieradialne =3
W. Zima

28  = 1, m=  = 1, m=1 Tim Bedding

29  = 2, m=  = 2, m=2

30  = 3, m=  = 3, m=1  = 3, m=  = 3, m=3

31  = 4, m=  = 4, m=2  = 4, m=4

32  = 5, m=  = 5, m=2  = 5, m=3

33  = 8, m=  = 8, m=2  = 8, m=3

34 CZY MOŻEMY SŁYSZEĆ PULSACJE GWIAZDOWE ? NIE !

35 ALE MOŻEMY OBSERWOWAĆ EFEKTY PULSACJI

36 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

37

38 Użycie przesunięcia Dopplera do wyznaczania prędkości

39 Zmiany profili linii widmowych

40 Asterosejsmologia Amplituda Częstotliwości pulsacji [c/d]

41

42  = 2  = 20  = 75  = 25

43

44 MODEL SEJSMICZY GWIAZDY
częstotliwości teoretyczne = częstotliwości obserwowane

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

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

47 Periodogram dla Słońca z pomiarów prędkości radialnych (eksperyment BiSON)

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

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

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

51 Lokalna heliosejsmologia
L.Gizon

52 ASTEROSEJSMOLOGIA: MUZYKA SFER

53 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 Hz

54 „ODGŁOSY” PULSACJI Słońce  Centauri  Hydrae

55 Zoltan Kollath