Вируюче внутрішнє середовище зірок розкрито за допомогою першої у своєму роді 3D-симуляції

На базовому рівні зірка – це досить просто. Гравітація стискає зірку, намагаючись її згорнути, що призводить до того, що внутрішнє ядро ​​стає надзвичайно гарячим і щільним. Це запускає ядерний синтез , і тепло і тиск від цього відштовхуються від сили тяжіння.

Дві сили врівноважують одна одну, поки зірка перебуває в стані головної послідовності. Простенька. Але деталі того, як це працює, надзвичайно складні.

Для точного моделювання внутрішньої частини зірки потрібні складні комп’ютерні моделі, і навіть тоді може бути важко підібрати модель до того, що ми бачимо на поверхні зірки. Тепер нова комп’ютерна симуляція допомагає це змінити.

Хоча внутрішній тиск і гравітаційна вага зірки, як правило, знаходяться в рівновазі, потік тепла не є таким. Усе тепло й енергія, які виробляються в зоряному ядрі, повинні вчасно вийти, і це відбувається двома загальними способами.

Перший – через радіаційний обмін . Гамма-промені високої енергії розсіюються проти ядер у ядрі, поступово втрачаючи частину енергії, коли вони мігрують на поверхню та виходять. Внутрішня частина зірки настільки щільна, що це може тривати тисячі років .

Другий спосіб – через конвективний потік. Гарячий матеріал поблизу центру зірки намагається розширитися, просуваючись до поверхні. Тим часом більш холодний матеріал біля поверхні конденсується та опускається до ядра.

Разом це створює циклічний потік матеріалу, який передає теплову енергію поверхні зірки. Ця конвекція збиває внутрішню частину зірки, і через такі фактори, як в’язкість і турбулентні вихори, її надзвичайно важко змоделювати.

Зірки зазвичай мають радіаційну зону та конвективну зону. Розташування та розміри цих зон залежать від маси зірки. Малі зірки майже повністю конвективні, тоді як такі зірки, як Сонце, мають внутрішню радіаційну зону та зовнішню конвективну зону.

Для масивних зірок це перевернуто, з внутрішньою конвективною зоною та зовнішньою радіаційною. Одна з речей, які ми знаємо про конвекцію, полягає в тому, що вона може спричинити коливання поверхні зірки, як кипляча каструля з водою. Це, у свою чергу, спричиняє незначне мерехтіння загальної яскравості зірки.

У цьому новому дослідженні команда показала, як області конвекції в зірці пов’язані з тим, як зірка мерехтить. Вони виявили, що на звукові хвилі, що проходять через зірку, впливають конвективні потоки, які, у свою чергу, змінюють те, як зірка мерехтить.

Це в принципі означає, що ми можемо вивчати внутрішню частину зірки, спостерігаючи її мерехтіння світла, що дозволяє астрономам краще розуміти зірки.

Наразі мерехтіння надто малі, щоб сучасні телескопи могли їх спостерігати. Але за допомогою більших і чутливіших телескопів ми зможемо їх вивчати.

Ми вже можемо вивчати вплив звукових хвиль на Сонці за допомогою так званої геліосейсмології. У найближчі десятиліття ми зможемо зробити це з сусідніми зірками.