Studiind rotatia stelara

O nouă provocare pentru astronomi: determinarea vârstei stelelor

Determinarea vârstei stelelor este o provocare reală pentru astronomi, deoarece odată ce o stea precum Soarele nostru s-a stabilizat în fuziunea nucleară constantă, sau în faza matură a vieții sale, aceasta nu se schimbă prea mult timp de miliarde de ani. O excepție de la această regulă este perioada de rotație a stelei – cât de repede se învârte. Prin măsurarea perioadelor de rotație ale a sute de mii de stele, telescopul spațial Nancy Grace Roman al NASA promite să aducă noi înțelegeri asupra populațiilor stelare din galaxia Căii Lactee după lansarea sa până în mai 2027.

Stelele se nasc învârtindu-se rapid. Cu toate acestea, stelele de masa Soarelui nostru sau mai mici vor încetini treptat în decursul miliardelor de ani. Această încetinire este cauzată de interacțiunile dintre un flux de particule încărcate cunoscut sub numele de vânt stelar și câmpul magnetic propriu al stelei. Aceste interacțiuni elimină momentul cinetic, determinând steaua să se învârtă mai lent, așa cum un patinator de gheață va încetini atunci când își întinde brațele.

Acest efect, numit frânare magnetică, variază în funcție de puterea câmpului magnetic al stelei. Stelele care se învârt mai repede au câmpuri magnetice mai puternice, ceea ce le determină să încetinească mai rapid. Datorită influenței acestor câmpuri magnetice, după aproximativ un miliard de ani, stelele de aceeași masă și vârstă se vor roti cu aceeași viteză. Prin urmare, dacă știi masa și viteza de rotație a unei stele, poți estima potențial vârsta acesteia. Cunoscând vârsta unei populații mari de stele, putem studia cum s-a format și a evoluat galaxia noastră de-a lungul timpului.

Îți mai recomandăm

Cum măsoară astronomii rotația stelară

Cum măsoară astronomii viteza de rotație a unei stele îndepărtate? Ei caută schimbări în luminozitatea stelei datorate petelor stelare. Petele stelare, la fel ca petele solare de pe Soarele nostru, sunt pete mai reci și mai întunecate de pe suprafața unei stele. Atunci când o pată stelară este în vizor, steaua va fi ușor mai slabă decât atunci când petele este pe partea opusă a stelei.

Dacă o stea are o singură pată mare pe ea, aceasta ar experimenta un model regulat de întunecare și luminare pe măsură ce pata se rotește în și în afara vederii. (Această întunecare poate fi diferențiată de un efect similar cauzat de un exoplanet care trece.) Dar o stea poate avea zeci de pete răspândite pe suprafața sa în orice moment, iar acele pete variază în timp, făcând mult mai dificil să se distingă semnalele periodice de întunecare de la rotația stelei.

Aplicarea inteligenței artificiale

O echipă de astronomi de la Universitatea din Florida dezvoltă noi tehnici pentru a extrage o perioadă de rotație din măsurători ale luminozității unei stele de-a lungul timpului, printr-un program finanțat de proiectul telescopului spațial Nancy Grace Roman al NASA.

Ei folosesc un tip de inteligență artificială cunoscut sub numele de rețea neurală convoluțională pentru a analiza curbele de lumină, sau grafice ale luminozității unei stele de-a lungul timpului. Pentru a face acest lucru, rețeaua neurală trebuie mai întâi să fie antrenată pe curbe de lumină simulate. Asociatul postdoctoral de la Universitatea din Florida, Zachary Claytor, investigatorul principal al științei proiectului, a scris un program numit “butterpy” pentru a genera astfel de curbe de lumină.

“Echipa a aplicat deja rețeaua neurală antrenată la datele de la TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) al NASA. Efectele sistemice fac mai dificilă măsurarea precisă a perioadelor de rotație stelară mai lungi, dar rețeaua neurală antrenată a echipei a reușit să măsoare aceste perioade de rotație mai lungi cu precizie folosind datele TESS.”

Recensământul stelelor Roman

Viitorul Telescop Spațial Roman va aduna date de la sute de milioane de stele prin intermediul Studiului de Domeniul Temporal al Bulbului Galactic, unul dintre cele trei studii de bază ale comunității pe care le va efectua. Roman se va uita spre centrul galaxiei noastre – o regiune aglomerată de stele – pentru a măsura câte dintre aceste stele se schimbă în luminozitate de-a lungul timpului. Aceste măsurători vor permite investigații științifice multiple, de la căutarea de exoplanete îndepărtate la determinarea vitezelor de rotație ale stelelor.

Proiectul specific de recensământ este încă în curs de dezvoltare de către comunitatea astronomică. Studiul finanțat de NASA privind rotația stelară promite să ajute la informarea potențialelor strategii de recensământ.

“Putem testa care sunt lucrurile importante și ce putem deduce din datele Roman, în funcție de diferitele strategii de recensământ. Așa că, atunci când obținem efectiv datele, deja vom avea un plan,” a declarat Jamie Tayar, profesor asistent de astronomie la Universitatea din Florida și investigatorul principal al programului.

“Avem deja multe instrumente și credem că acestea pot fi adaptate la Roman,” a adăugat ea.

Telescopul Spațial Nancy Grace Roman este gestionat la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland, cu participarea Laboratorului de Propulsie cu Reacție al NASA și Caltech/IPAC din sudul Californiei, Institutul de Științe ale Telescopului Spațial din Baltimore și o echipă științifică alcătuită din cercetători din diverse instituții de cercetare. Partenerii industriali principali sunt BAE Systems, Inc. în Boulder, Colorado; L3Harris Technologies în Melbourne, Florida; și Teledyne Scientific & Imaging în Thousand Oaks, California.

De Christine Pulliam
Institutul de Științe ale Telescopului Spațial, Baltimore, Md.

Contact pentru media:
Claire Andreoli
Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA
Greenbelt, Md.
301-286-1940

Christine Pulliam
Institutul de Științe ale Telescopului Spațial, Baltimore, Md.

Guessing your age might be a popular carnival game, but for astronomers it’s a real challenge to determine the ages of stars. Once a star like our Sun has settled into steady nuclear fusion, or the mature phase of its life, it changes little for billions of years. One exception to that rule is the star’s rotation period – how quickly it spins. By measuring the rotation periods of hundreds of thousands of stars, NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope promises to bring new understandings of stellar populations in our Milky Way galaxy after it launches by May 2027.

Stars are born spinning rapidly. However, stars of our Sun’s mass or smaller will gradually slow down over billions of years. That slowdown is caused by interactions between a stream of charged particles known as the stellar wind and the star’s own magnetic field. The interactions remove angular momentum, causing the star to spin more slowly, much like an ice skater will slow down when they extend their arms.

This effect, called magnetic braking, varies depending on the strength of the star’s magnetic field. Faster-spinning stars have stronger magnetic fields, which causes them to slow down more rapidly. Due to the influence of these magnetic fields, after about one billion years stars of the same mass and age will spin at the same rate. Therefore, if you know a star’s mass and rotation rate, you potentially can estimate its age. By knowing the ages of a large population of stars, we can study how our galaxy formed and evolved over time.

Measuring Stellar Rotation

How do astronomers measure the rotation rate of a distant star? They look for changes in the star’s brightness due to starspots. Starspots, like sunspots on our Sun, are cooler, darker patches on a star’s surface. When a starspot is in view, the star will be slightly dimmer than when the spot is on the far side of the star.

If a star has a single, large spot on it, it would experience a regular pattern of dimming and brightening as the spot rotated in and out of view. (This dimming can be differentiated from a similar effect caused by a transiting exoplanet.) But a star can have dozens of spots scattered across its surface at any one time, and those spots vary over time, making it much more difficult to tease out periodic signals of dimming from the star’s rotation.

Applying Artificial Intelligence

A team of astronomers at the University of Florida is developing new techniques to extract a rotation period from measurements of a star’s brightness over time, through a program funded by NASA’s Nancy Grace Roman Space Telescope project.

They are using a type of artificial intelligence known as a convolutional neural network to analyze light curves, or plots of a star’s brightness over time. To do this, the neural network first must be trained on simulated light curves. University of Florida postdoctoral associate Zachary Claytor, the science principal investigator on the project, wrote a program called “butterpy” to generate such light curves.

“This program lets the user set a number of variables, like the star’s rotation rate, the number of spots, and spot lifetimes. Then it will calculate how spots emerge, evolve, and decay as the star rotates and convert that spot evolution to a light curve – what we would measure from a distance,” explained Claytor.

The team has already applied their trained neural network to data from NASA’s TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Systematic effects make it more challenging to accurately measure longer stellar rotation periods, yet the team’s trained neural network was able to accurately measure these longer rotation periods using the TESS data.

Roman’s Star Survey

The upcoming Roman Space Telescope will gather data from hundreds of millions of stars through its Galactic Bulge Time Domain Survey, one of three core community surveys it will conduct. Roman will look toward our galaxy’s center – a region crowded with stars – to measure how many of these stars change in brightness over time. These measurements will enable multiple science investigations, from searching for distant exoplanets to determining the stars’ rotation rates.

The specific survey design is still being developed by the astronomical community. The NASA-funded study on stellar rotation promises to help inform potential survey strategies.

“We can test which things matter and what we can pull out of the Roman data depending on different survey strategies. So when we actually get the data, we’ll already have a plan,” said Jamie Tayar, assistant professor of astronomy at the University of Florida and the program’s principal investigator.

“We have a lot of the tools already, and we think they can be adapted to Roman,” she added.

The Nancy Grace Roman Space Telescope is managed at NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, with participation by NASA’s Jet Propulsion Laboratory and Caltech/IPAC in Southern California, the Space Telescope Science Institute in Baltimore, and a science team comprising scientists from various research institutions. The primary industrial partners are BAE Systems, Inc. in Boulder, Colorado; L3Harris Technologies in Melbourne, Florida; and Teledyne Scientific & Imaging in Thousand Oaks, California.

By Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.

Media Contact:
Claire Andreoli
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-1940

Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.

Acest titlu a fost scris de inteligență artificială Chat GPT, unele date pot fi incorecte. Pentru stirea originala, verificati sursa: Link catre sursa

Sursa si foto: NASA

În plus, ar putea să-ți placă

Urmareste stiridinromania.ro pe Twitter X

Mai multe gasiti pe pagina de Facebook stiridinromania.ro!
Daca ati fost martorii unui eveniment sau ai unei situatii neobisnuite care ar putea deveni subiect de stire, contactati-ne la admin@stiridinromania.ro sau pe contul nostru de Facebook stiridinromania.ro!

0 Share

Studiind rotatia stelara

Recomandari STIRIdinROMANIA.ro

Leave a reply: Cancel Reply

Mobile Sliding Menu