Genom att lyssna på stjärnornas bankande hjärtan, astronomer har för första gången identifierat en livsrytm för en klass av stjärnobjekt som hittills hade förbryllat forskare.

Deras resultat rapporteras idag i Natur .

"Tidigare hittade vi för många blandade anteckningar för att förstå dessa pulserande stjärnor ordentligt, " sa huvudförfattaren professor Tim Bedding från University of Sydney. "Det var en enda röra, som att lyssna på en katt som går på ett piano."

Det internationella laget använde data från NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ett rymdteleskop som främst används för att upptäcka planeter runt några av de närmaste stjärnorna till jorden. Det försåg teamet med ljusstyrkemätningar av tusentals stjärnor, så att de kan hitta 60 vars pulsationer var vettiga.

"De otroligt exakta data från NASA:s TESS-uppdrag har gjort det möjligt för oss att skära igenom bruset. Nu kan vi upptäcka struktur, mer som att lyssna på fina ackord som spelas på pianot, " sa professor Bedding.

Fynden är ett viktigt bidrag till vår övergripande förståelse av vad som händer inuti de otaliga biljonerna stjärnor över hela kosmos.

De mellanstora stjärnorna i fråga - cirka 1,5 till 2,5 gånger vår sols massa - är kända som delta Scuti-stjärnor, uppkallad efter en variabel stjärna i stjärnbilden Scutum. När man studerar pulseringen av denna klass av stjärnor, astronomer hade tidigare upptäckt många pulsationer, men hade inte kunnat fastställa några tydliga mönster.

Det australiensiskt ledda teamet av astronomer har rapporterat upptäckten av anmärkningsvärt regelbundna högfrekventa pulsationslägen i 60 delta Scuti-stjärnor, allt från 60 till 1400 ljusår bort.

"Denna definitiva identifiering av pulsationslägen öppnar upp ett nytt sätt genom vilket vi kan bestämma massorna, åldrar och inre strukturer hos dessa stjärnor, " sa professor Bedding.

Daniel Hej, en Ph.D. student vid University of Sydney och medförfattare på tidningen, designade programvaran som gjorde det möjligt för teamet att bearbeta TESS-data.

"Vi behövde behandla alla 92, 000 ljuskurvor, som mäter en stjärnas ljusstyrka över tid. Härifrån var vi tvungna att skära igenom bullret, lämnar oss med de tydliga mönstren av de 60 stjärnor som identifierats i studien, " han sa.

"Genom att använda Python-biblioteket med öppen källkod, Lightkurve, vi lyckades bearbeta alla ljuskurvdata på min universitetsdator på bara några dagar."

Asteroseismologi

Stjärnornas insida var en gång ett mysterium för vetenskapen. Men under de senaste decennierna, astronomer har kunnat upptäcka stjärnors inre svängningar, avslöjar deras struktur. De gör detta genom att studera stjärnpulsationer med hjälp av exakta mätningar av förändringar i ljuseffekt.

Under tidsperioder, variationer i data avslöjar intrikata – och ofta regelbundna – mönster, så att vi kan stirra in i hjärtat av de massiva kärnugnarna som driver universum.

Denna gren av vetenskapen, känd som asteroseismologi, tillåter oss att inte bara förstå hur avlägsna stjärnor fungerar, men för att förstå hur vår egen sol producerar solfläckar, bloss och djupa strukturella rörelser. Applicerad på solen, den ger mycket exakt information om dess temperatur, kemisk sammansättning och till och med produktion av neutriner, vilket kan visa sig vara viktigt i vår jakt på mörk materia.

"Asteroseismologi är ett kraftfullt verktyg med vilket vi kan förstå ett brett spektrum av stjärnor, ", sa professor Bedding. "Detta har gjorts med stor framgång för många klasser av pulsatorer inklusive lågmassa solliknande stjärnor, röda jättar, stora stjärnor och vita dvärgar.

"Delta Scuti-stjärnorna hade förbryllat oss fram till nu."

Isabel Colman, en medförfattare och Ph.D. student vid University of Sydney, sa:"Jag tycker att det är otroligt att vi kan använda tekniker som denna för att titta på insidan av stjärnor.

"Några av stjärnorna i vårt exempel på värdplaneter, inklusive beta Pictoris, bara 60 ljusår från jorden och som är synlig för blotta ögat från Australien. Ju mer vi vet om stjärnor, ju mer vi lär oss om deras potentiella effekter på deras planeter."

Dålig "social distansering"

Identifieringen av regelbundna mönster i dessa medelstora stjärnor kommer att utöka räckvidden för asteroseismologi till nya gränser, sa professor Bedding. Till exempel, det kommer att tillåta oss att bestämma åldern på unga flyttgrupper, kluster och stjärnströmmar.

"Våra resultat visar att den här klassen av stjärnor är mycket ung och vissa tenderar att hänga runt i lösa associationer. De har inte fått idén om regler för "social distansering" än, " sa professor Bedding.

Dr. George Ricker från MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research är huvudutredare för NASA:s Transiting Exoplanet Sky Survey, från vilken studien hämtade sina data.

Han sa:"Vi är glada över att TESS-data används av astronomer över hela världen för att fördjupa vår kunskap om stjärnprocesser. Fynden i detta spännande nya dokument som leds av Tim Bedding har öppnat helt nya horisonter för bättre förståelse för en hel klass av stjärnor."