Светила устроены довольно просто. Гравитация сжимает звезду, пытаясь разрушить ее, что приводит к тому, что внутреннее ядро становится чрезвычайно горячим и плотным. Это запускает процесс ядерного синтеза, а тепло и давление от него отталкивают гравитацию. Эти две силы уравновешивают друг друга, пока звезда находится в состоянии главной последовательности. Но детали того, как это работает, чрезвычайно сложны.
Точное моделирование внутреннего строения звезды требует сложных компьютерных моделей, и даже тогда может быть трудно сопоставить модель с тем, что мы видим на поверхности звезды. Теперь новая компьютерная симуляция помогает изменить эту ситуацию.
Выход тепла и энергии
Хотя внутреннее давление и гравитационный вес светила, как правило, находятся в равновесии, поток тепла — нет. Все тепло и энергия, генерируемые в ядре звезды, должны со временем выходить из него, и есть два основных пути, которыми это происходит.
Первый — через радиационный обмен. Высокоэнергетические гамма-лучи рассеиваются в ядре, постепенно теряя часть энергии, когда они мигрируют к поверхности и выходят наружу. Ядра звезды настолько плотные, что это может занять тысячи лет.
Второй способ — через конвективный поток. Горячее вещество вблизи центра звезды пытается расшириться, прокладывая себе путь к поверхности. Тем временем более холодное вещество у поверхности конденсируется и опускается к ядру.
Вместе это создает циклический поток вещества, который передает тепловую энергию к поверхности звезды. Эта конвекция перемешивает внутреннюю часть звезды, и из-за таких факторов, как вязкость и турбулентные вихри, ее чрезвычайно сложно моделировать.
Обычно звезды имеют излучательную и конвективную зоны. Расположение и размер этих зон зависят от массы звезды. Малые звезды почти полностью конвективны, тогда как такие звезды, как Солнце, имеют внутреннюю радиационную и внешнюю конвективную зоны.
Для массивных звезд все наоборот — с внутренней конвективной зоной и внешней радиационной. Конвекция может заставить поверхность звезды колебаться, как кипящую воду в кастрюле. Это, в свою очередь, приводит к тому, что общая яркость звезды слегка мерцает.
Что влияет на мерцание?
В этом новом исследовании команда показала, как конвекционные области в звезде связаны с мерцанием. Ученые обнаружили, что на звуковые волны, проходящие сквозь звезду, влияют конвективные потоки, которые, в свою очередь, меняют способ мерцания звезды.
Это означает, что в принципе мы можем изучать внутренности звезды, наблюдая за ее мерцанием, что позволит астрономам лучше их понимать. Сейчас мерцания слишком малы, чтобы их можно было наблюдать с помощью современных телескопов. Но с помощью более крупных и чувствительных инструментов мы сможем их изучать.
Мы уже можем изучать влияние звуковых волн на Солнце с помощью так называемой гелиосейсмологии. В ближайшие десятилетия мы сможем делать это с ближайшими звездами.
Ранее мы сообщали о том, как астрономы измерили скорость ветра в атмосфере коричневого карлика.
По материалам Sciencealert.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
