Avslöja Cepheid-gåtor med noggranna mätningar: en ny studie om stjärnbeteende

StockholmExakta mätningar håller på att förändra vår kunskap om Cepheid-stjärnor. Cepheider är stjärnor som regelbundet blir ljusare och mörkare. De hjälper astronomer att mäta stora avstånd i rymden, vilket är viktigt för att förstå universums storlek. Men det är svårt att studera dessa stjärnor eftersom deras förändringar i ljusstyrka och interaktioner med följeslagarstjärnor skapar komplicerade mönster.

Forskare behöver exakta mätningar för att förstå dessa mönster. Radialhastigheter hos Cepheider är mycket användbara men svåra att bestämma. Richard I. Anderson, en astrofysiker från EPFL, betonar vikten av högkvalitativa radialhastigheter. Projektet VELOCE tog sig an denna utmaning.

VELOCE-projektet har pågått i över 12 år och har samlat in mer än 18,000 mätningar. Det involverade 258 Cepheid-stjärnor och använde avancerade spektrografer.

Projektet är ett samarbete mellan EPFL, Genève universitet och KU Leuven. Observationerna gjordes med hjälp av det schweiziska Euler-teleskopet i Chile och det flamländska Mercator-teleskopet i La Palma. Anderson inledde VELOCE under sin doktorandutbildning och avslutade det vid EPFL. Hans doktorand, Giordano Viviani, hjälpte till att göra data tillgängliga.

Mätningarna är mycket exakta. Cepheidernas hastigheter kan förändras med upp till 70 km/s. VELOCE mätte dessa förändringar med en noggrannhet på 130 km/h, och ibland så exakt som 7 km/h. De använde två högupplösta spektrografer som heter HERMES och CORALIE.

Läs också:

Idag · 23:18

Dramatisk comeback: elefantsälar återhämtar sig från utrotning

Dopplereffekten var avgörande i denna forskning. Denna effekt mäter ett objekts hastighet genom att undersöka förändringar i vågornas frekvens. Med hjälp av denna metod samlade VELOCE-forskare in mycket noggranna data.

VELOCE-projektet har upptäckt ny information om Cepheid-stjärnor. De har funnit dubbeltoppar i stjärnornas pulsationer, känt som Hertzsprung-progressionen. Detta ger ny insikt i strukturen hos dessa stjärnor. Dessutom visade data att stjärnornas rörelser är komplexa och att alla deras pulsationer inte är regelbundna, vilket ifrågasätter befintliga modeller.

Vissa av resultaten antyder komplexa processer inuti stjärnor. Dessa kan involvera interaktioner mellan olika lager eller ytterligare pulssignaler. Henryka Netzel, en postdoktor som arbetar med Anderson, påpekar att dessa fynd kan bidra till att avgöra strukturen hos Cepheider med hjälp av asteroseismologi. De första upptäckterna av sådana signaler rapporteras i en separat artikel av Netzel och hennes kollegor.

Studien identifierade också flera binära stjärnsystem, däribland 77 Cepheid-stjärnor och 14 möjliga kandidater. Shreeya Shetye, en tidigare postdoktoral forskare under Anderson, var ledande i en annan artikel om dessa system. Ungefär var tredje Cepheid-stjärna har en osynlig följeslagare, upptäckt genom Dopplereffekten.

Att förstå Cepheider är viktigt eftersom de ger information om hur stjärnor utvecklas och hjälper till att mäta avstånd i rymden samt den hastighet med vilken universum expanderar. VELOCE kan också verifiera mindre exakta data från ESA:s uppdrag Gaia. Gaia strävar efter att samla in den största datamängden om Cepheidernas radialhastigheter.