Разработан улучшенный метод определения масс одиночных звезд

Точное измерение масс звезд не только играет решающую роль в понимании их эволюции, но и позволяет оценить истинную природу тысяч экзопланет, обитающих за пределами Солнечной системы.

Метод специально разработан для миссии ESA «Gaia», в настоящий момент картирующей Млечный Путь в трех измерениях, а также предстоящего спутника NASA «TESS», который планируется запустить в 2018 году для изучения 200 000 ярких звезд на небосводе в поиске чужих миров.

«Мы разработали новый метод «взвешивания» одиночных звезд. Во-первых, мы используем полный свет от звезды и ее параллакс, чтобы определить диаметр. Затем мы анализируем мерцание звездного света, что дает нам меру ее поверхностной гравитации, после чего объединяем результаты и получаем массу звезды», – объясняет профессор физики и астрономии Кейван Стассун, руководивший разработкой.

В статье, принятой к публикации в Astronomical Journal, Кейван Стассун и его коллеги описывают метод и демонстрируют его точность, используя 675 звезд известной массы.

Проблемы при определении масс звезд

Традиционно самым точным методом определения массы отдаленных звезд является измерение орбит двойных звездных систем. Законы движения Ньютона позволяют астрономам рассчитать массы обоих светил. Однако бинарными в нашей Галактике являются меньше половины звезд. А в случае красных карликов, ставших основной мишенью поиска экзопланет, двойные системы занимают скромные 20 процентов от общего количества звезд данного типа.

Фотометрический метод, который классифицирует звезды по цвету и яркости, является наиболее популярным, но он не очень точен. Астросейсмология, измеряющая световые колебания, вызванные звуковыми импульсами, которые проходят через недра звезды, очень точна, но применима только к нескольким тысячам самых ярких звезд.

Новый подход

«Наш метод позволяет измерять массу большого количества звезд с точностью от 10 до 25 процентов, что точнее других доступных методов, и, что важно, он может быть применен к одиночным звездам, поэтому мы не ограничиваемся двойными системами», — сообщил Кейван Стассун.

Метод является продолжением подхода, который Стассун предложил четыре года назад. Используя специальное программное обеспечение для визуализации данных, команда обнаружила тонкое мерцание в звездном свете, содержащее ценную информацию о поверхностной гравитации звезды.

В прошлом году Стассун и его сотрудники разработали эмпирический метод определения диаметра звезд с использованием опубликованных звездных каталогов. Он включает в себя объединение информации о светимости звезды и температуре с данными параллакса миссии «Gaia» (параллаксным эффектом является кажущееся смещение объекта, вызванное изменением точки зрения наблюдателя).

«Объединив два метода, мы показали, что оценить массу звезд, каталогизированных миссией NASA «Kepler», можно с точностью около 25 процентов, и мы оцениваем, что он обеспечит точность около 10 процентов для типов звезд, на которые нацелится миссия TESS», — считает профессор Стассун.

Установление массы звезды, обладающей планетной системой, является решающим фактором в определении массы и размера окружающих ее планет. Ошибочное двукратное отклонение от реальной массы, возможное при фотометрическом методе, приводит к погрешности в 67 процентов при расчете массы ее планет. Это примерно эквивалентно различию между Меркурием и Землей. Таким образом, чрезвычайно важно правильно оценивать природу чужеродных миров.

Арина Васильева
редактор-переводчик