Ce citesc astronomii în seismele din stele

În afara Terrei, există şi alte planete locuibile? Întrebarea, care a stârnit imaginaţia multor autori de literatură ştiinţifico-fantastică, a ajuns o preocupare majoră a ştiinţei actuale. În condiţiile în care planeta noastră pare a suferi tot mai mult de pe urma poluării şi a supraaglomerării, este firesc să ne îndreptăm, fie şi numai la nivelul fanteziei, către spaţii noi capabile de a susţine viaţa în termeni apropiaţi de ceea ce înţelegem noi prin acest cuvânt. Agenţia spaţială a Statelor Unite, NASA, derulează un program complex al cărui principal scop este de a trece în revistă o porţiune din galaxia Calea Lactee, în căutarea unei planete suficient de primitoare pentru a putea fi locuită. Programul este denumit Kepler Mission după  cunoscutul astronom şi matematician german, cel care a explicat în termeni matematici mişcarea planetelor în jurul Soarelui, conform celor trei legi care îi poartă de asemenea numele.

Programul Kepler Mission a permis, printre altele, investigarea unui număr foarte mare de stele în comparaţie cu datele la care cercetătorii au avut acces anterior, deschizând posibilitatea testării teoriilor despre evoluţia stelară cu un nivel de acurateţe mult mai ridicat. Alături de şi în legătură cu căutarea unor planete locuibile, în urma observaţiilor făcute în cadrul programului Kepler Mission s-au strâns numeroase date referitoare la oscilaţiile stelare. Articolul Ensemble asteroseismology of solar type-stars with the NASA Kepler Mission [1] publicat în revista Science, recunoscută ca una dintre cele două-trei cele mai importante reviste de ştiinţă din lume, oferă date despre cercetarea asteroseismică efectuată de programul Kepler care a condus la detectarea clară a oscilaţiilor în 500 de stele de tipul Soarelui. Distribuţia proprietăţilor fundamentale ale acestor stele scoate în evidenţă diferenţe importante faţă de predicţiile rezultate din modelul sintetic a populaţiei stelare din galaxie. Împrejurarea că printre numeroşii coautori ai studiului menţionat apare şi numele lui Dumitru Pricopi, cercetător la Institutul Astronomic al Academiei Române nu poate decât să ne bucure. Aceasta cu atât mai mult cu cât astronomul român este coautor şi a altor două studii recente cu temă apropiată de cea a articolului publicat în Science: Predicting the detectability of oscillations in solar-type starrs observed by Kepler [2] şi Kepler observations of variability in B-type stars [3].

Înţelegerea stelelor este de o importanţă centrală în astrofizică. Incertitudinile din domeniu generează dificultăţi în evaluarea exactă a vârstei stelare şi în stabilirea evoluţiei galaxiei. Metoda principală de detectare a planetelor folosită în programul Kepler este aşa numita metodă tranzit, care se bazează pe faptul că atunci când este în perioada de tranzit, adică se interpune între stea  şi observator, planeta determină o scadere a intensităţii luminoase percepută de acesta din urmă. Prin urmare, o imagine adecvată despre proprietăţile stelei în cauză este indispensabilă pentru a da un răspuns la întrebarea dacă o planetă este sau nu locuibilă. Numeroşi parametri, ca de exemplu distanţa la care trebuie să se găsească o astfel de planetă de steaua în jurul căreia gravitează, mărimea respectivei planete sau estimarea dinamicii sistemului stelar depind şi ei de astrofizica stelară şi nu pot fi stabiliţi cu exactitate în lipsa unor date amănunţite despre steaua centrală a sistemului.

În mod obişnuit seismele sunt asociate cu nesiguranţă, primejdie, distrugeri şi pagube.  În contrast, pentru oamenii de ştiinţă asteroseismologia, adică studiul oscilaţiilor naturale ale stelelor, este o parte importantă şi apreciată a astrofizicii,  întrucât ea oferă o metodă prin care se pot obţine ​​informaţii greu de determinat  în alte moduri, ca de exemplu cele referitoare la masă, vârstă, rază etc.; mai mult, acesta este singurul mod în care pot fi investigate structura internă şi dinamica stelară. Seismologia solară şi-a adus aportul din plin la obţinerea unei imagini detaliate despre steaua centrală a sistemului nostru, aşadar este de sperat că aceeaşi metodă se va dovedi eficace şi în studiul altor stele despre care dispunem de date în urma programului  iniţiat şi susţinut de NASA.

Rezultatele observaţiilor sistematice întreprinse de cercetatorii cuprinşi în programul Kepler nu s-au lăsat aşteptate. Dacă înainte de debutul acestui program au fost detectate oscilaţiile a aproximativ 25 de stele de tipul Soarelui,  numărul a crescut astăzi la aproximativ 500, ceea ce înseamnă suficient de mult pentru a  putea aplica metode statistice de investigaţie. Comparaţia dintre distribuţia datelor înregistrate experimental şi aceea prezisă de aşa numitul model sintetic al populaţiei stelare indică diferenţe importante, în special în ceea ce priveşte masa stelelor observate. Populaţia sintetică a fost calculată prin modelarea formării şi a evoluţiei stelelor, calcul care se bazează pe anumite descrieri ale istoriei stelare, ale densităţii stelelor, ale ritmului în care galaxia se îmbogăţeşte chimic în urma evoluţiei stelare etc. În urma analizei seismice a Soarelui se ştia că estimarea luminozităţii şi a temperaturii unei stele nu conduce cu necesitate la alegerea modelului adecvat pentru structura internă. Alături de această observaţie, diferenţele dintre datele experimentale şi modelul sintetic impun concluzia unor modificări a principiilor fizice pe care le reclamă astrofizica.

Pe agenda viitoare a astronomilor este trecut un alt program amplu de observaţii spectroscopice care vor veni să se alăture celor înregistrate de Kepler. Aşteptările relative la aceste observaţii sunt de asemenea majore. Constrângerile din ce în ce mai severe, rezultate din ambele seturi de observaţii, vor conduce la determinarea cu o acuitate din ce în ce mai sporită a planetelor locuibile. De asemenea se vor extinde posibilităţile de a testa efectele diferitelor principii fizice adecvate studiului evoluţiei sistemelor solare asemănătoare celui solar. Aceste fapte, precum şi altele asemănătoare, îndreptăţesc pe autorii studiului din Science să considere că ne aflăm la începutul unei ere de excepţie a fizicii stelare. Nu putem decât spera că cercetarea ştiinţifică din România îşi va aduce aportul la această nouă eră.

1.      W.J. Chaplin & al., Ensemble asteroseismology of solar type-stars with the NASA Kepler Mission, Science, 332, 213–216 (8 April 2011).

2.      W.J. Chaplin & al.,  Predicting the detectability of oscillations in solar-type starrs observed by Kepler, The Astrophysical Journal, 732 54, (2011).

3.      L. A. Balona & al. Kepler observations of variability in B-type stars , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 413, 2403-2420 (2011).

Acest articol a fost publicat în Fără categorie. Salvaţi ca semn de carte: legătură permanentă. Publicaţi un comentariu sau lăsaţi un ecou: URL-ul ecoului.
blog comments powered by Disqus