Forskare kan berätta mycket om en stjärna genom ljuset den avger. Färgen, till exempel, avslöjar dess yttemperatur och elementen i och runt den. Ljusstyrka korrelerar med en stjärnas massa, och för många stjärnor, ljusstyrkan fluktuerar, lite som ett fladdrande ljus.

Ett team av forskare ledda av UC Santa Barbara-forskaren Thomas Kupfer upptäckte nyligen en ny klass av dessa pulsatorer som varierar i ljusstyrka var femte minut. Deras resultat dök upp i The Astrofysiska tidskriftsbrev .

"Många stjärnor pulserar, även vår sol gör det i mycket liten skala, sade Kupfer, en postdoktor vid UC Santa Barbaras Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP). En sann pulsator kan variera i ljusstyrka med cirka 10 % på grund av en periodisk förändring i dess temperatur, radie eller båda. "De med de största ljusstyrkan förändringar är vanligtvis radiella pulsatorer, "andas" in och ut när hela stjärnan ändrar storlek, " förklarade han. Genom att studera pulsationer i detalj, forskare kan lära sig om dessa stjärnors inre egenskaper.

Initialt, Kupfer och hans kollegor på Caltech sökte efter binära stjärnor med perioder mindre än en timme i observationer från Zwicky Transient Facility, en himmelundersökning vid Palomar Observatory nära San Diego. Fyra stack ut på grund av stora förändringar i deras ljusstyrka under bara några minuter. Uppföljningsdata bekräftade snabbt att de verkligen var pulsatorer, inte binära par.

Arbetar med sina Caltech-kollegor, tillsammans med tidigare doktoranden vid UC Santa Barbara Evan Bauer och KITP-direktör Lars Bildsten, Kupfer har nu identifierat de utmärkande stjärnorna som heta subdvärgpulsatorer. En subdvärg är en stjärna som är ungefär en tiondel av solens diameter med en massa mellan 20 och 50 % av solens. De är otroligt heta – upp till 90, 000 grader Fahrenheit, jämfört med solens 10, 000 F. "Dessa stjärnor har verkligen slutfört smältningen av allt väte i sin kärna till helium, förklara varför de är så små och kan svänga så snabbt, sa Bildsten.

Upptäckten kom som en överraskning. Forskare hade inte tidigare förutspått existensen av dessa stjärnor, Kupfer förklarade, men i efterhand passar de väl in i de ledande modellerna av stjärnutveckling.

På grund av stjärnornas låga massa, teamet tror att de började livet som typiska solliknande stjärnor som smälter väte till helium i sina kärnor. Efter att ha förbrukat vätet i sina kärnor, stjärnorna expanderade till det röda jättestadiet. Vanligtvis, en stjärna når sin största radie och börjar smälta helium djupt in i kärnan. Dock, forskarna tror att dessa nyupptäckta stjärnor fick sitt yttre material stulet av en kamrat innan heliumet blev tillräckligt varmt och tätt för att smälta samman.

Förr, heta subdvärgar var nästan alltid släkt med stjärnor som blev röda jättar, började smälta helium i deras kärnor, och blev sedan avklädd av en kamrat. De nya fynden indikerar att denna grupp inkluderar olika typer av stjärnor. "Vissa gör heliumfusion och andra inte, " sa Kupfer.

Stjärnornas pulsationer gör det möjligt för forskare att undersöka deras massor och radier och jämföra dessa mätningar med stjärnmodeller, något som annars inte var möjligt tidigare. "Vi kunde förstå de snabba pulsationerna genom att matcha dem med teoretiska modeller med kärnor med låg massa gjorda av relativt kallt helium, sa Bauer.

"Himmelundersökningar förändrar astronomi, och Zwicky Transient Facility hjälper pionjären med detta tillvägagångssätt, " säger National Science Foundations Richard Barvainis, som övervakar myndighetens anslag till stöd för anläggningen. "Det här senaste resultatet är ett perfekt exempel - genom att se avlägsna stjärnor pulsera under bara några minuter, astronomer har fått oväntade insikter om stjärnutveckling."

Kupfer tror att det kommer mer. "Jag förväntar mig att dessa stora, tidsdomänundersökningar som Zwicky Transient Facility kommer att ge många oväntade upptäckter i framtiden, " han sa.