På ett avstånd av 11,9 ljusår är Epsilon Indi (ε Indi) en orange dvärgstjärna (även känd som en K-dvärg) med 71 % av solens diameter. Ett internationellt team, ledd av Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA)-forskaren Tiago Campante, studerade denna stjärna med ESPRESSO-spektrografen, monterad vid European Southern Observatorys (ESO) Very Large Telescope (VLT), och upptäckte de minsta "stjärnbävningarna" " någonsin inspelad.
Teamet använde en teknik kallad asteroseismology, som mäter svängningar i stjärnor. Dessa ger indirekta glimtar av stjärnornas inre, precis som jordbävningar berättar om jordens inre. I ε Indi är toppamplituden för de detekterade svängningarna bara 2,6 centimeter per sekund (cirka 14 % av solens svängningsamplitud), vilket gör den till den minsta och coolaste dvärgstjärnan som hittills observerats med bekräftade solliknande svängningar.
Dessa mätningar är så exakta att den detekterade hastigheten är lägre än medelhastigheten för en sengångare.
"Den extrema precisionsnivån för dessa observationer är en enastående teknisk prestation. Viktigt är att den här upptäckten definitivt visar att exakt asteroseismologi är möjlig ner till kyla dvärgar med yttemperaturer så låga som 4 200 grader Celsius, cirka 1 000 grader kallare än solens yta, vilket effektivt öppnar sig upp en ny domän inom observationsastrofysik", kommenterar Campante, biträdande professor vid institutionen för fysik och astronomi vid vetenskapsfakulteten vid universitetet i Porto (DFA-FCUP).
Denna precisionsnivå kan hjälpa forskare att lösa en långvarig meningsskiljaktighet mellan teori och observationer när det gäller förhållandet mellan massan och diametern på dessa coola dvärgstjärnor.
"Stjärnevolutionsmodeller är kända för att underskatta diametern på K-dvärgar med 5-15 % jämfört med diametern som erhålls från empiriska metoder. Studiet av svängningar i K-dvärgar, via asteroseismologi, kommer att hjälpa till att identifiera bristerna hos nuvarande stjärnmodeller och därmed , förbättra dem för att eliminera denna diskrepans", förklarar IA-forskaren Margarida Cunha.
Dessa "stjärnbävningar" kan nu användas för att hjälpa till att planera den framtida Europeiska rymdorganisationens (ESA) rymdteleskop PLATO, ett uppdrag där IA är starkt involverat. Oscillationsamplituderna som uppmäts i den här studien kan omvandlas till amplituder i fotometri, eftersom de kommer att mätas av PLATO, vilket är en viktig del av information som hjälper till att exakt förutsäga det seismiska utbytet av PLATO, planerad att lanseras 2026.
Trots viss inledande skepsis till att upptäckten av sådana svängningar kan vara utom räckhåll för våra nuvarande instrumentella kapaciteter, förklarar Mário João Monteiro (IA &DFA-FCUP) att "Utöver att detektera närvaron av solliknande svängningar i ε Indi, har vi nu hoppas kunna använda oscillationerna för att studera ytskiktens komplexa fysik i K-dvärgar. Dessa stjärnor är kallare och mer aktiva än vår sol, vilket gör dem till viktiga laboratorier för att undersöka nyckelfenomen som äger rum vid deras ytskikt som vi ännu inte har studerat i. detalj i andra stjärnor."
Om varför teamet använde ESPRESSO, sa Nuno Cardoso Santos (IA &DFA-FCUP), ledare för forskningsgruppen "Mot detektion och karakterisering av andra jordar" vid IA, "Ett internationellt konsortium som leds av IA har utvecklat ESPRESSO-spektrograf Huvudmålen för ESPRESSO är att upptäcka och karakterisera lågmassaplaneter som kretsar kring andra stjärnor och att studera variabiliteten hos naturens fysiska konstanter. Detta resultat visar ESPRESSO-spektrografens potential att studera andra tillstånd. konstvetenskapliga fall."
Eftersom orangea dvärgstjärnor och deras planetsystem har mycket långa livslängder, har de nyligen blivit ett primärt fokus i sökandet efter beboeliga världar och utomjordiskt liv.
Detta resultat visar att kraften i asteroseismologi nu potentiellt kan användas i den detaljerade karakteriseringen av sådana stjärnor och deras beboeliga planeter, med verkligt långtgående implikationer. Dessutom kan den exakta bestämningen av åldrarna för närliggande svala dvärgar som möjliggjorts av asteroseismologi vara avgörande för att tolka biosignaturer i direkt avbildade exoplaneter.
"Varje gång vi öppnar ett nytt fönster ut i naturen driver nya överraskningar oss till nya oväntade upptäckter. ε Indi har löftet att vara ett sådant fönster med en ljus utsikt", kommenterar Mário João Monteiro.
Forskningen är publicerad i tidskriften Astronomy &Astrophysics .
Mer information: Campante et al, Expandera gränserna för cool-dwarf asteroseismology med ESPRESSO. Detektering av solliknande oscillationer i K5-dvärgen ϵ Indi, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449197
Journalinformation: Astronomi och astrofysik
Tillhandahålls av Institute of Astrophysics and Space Sciences
