Ѕвездата на Таби во инфрацрвена (2MASS снимање) и ултравиолетова светлина (GALEX)
Во својата потрага по екстрасоларни планети, вселенскиот телескоп Кеплер бара ѕвезди чиј светлински флукс периодично се намалува, сигнализирајќи преминување (транзит) на планета која орбитира околу ѕвездата. Но, времето на појавување и траењето на епизодите на намален светлински флукс со потекло од КИЦ 846.852, уште позната и како Ѕвездата на Таби, што Кеплер ги детектираше, се вистинска мистерија. Овие затемнување варираат во интензитетот и не се јавуваат во редовни интервали, така што планета која орбитира не е многу веројатно објаснување. Изворот на овие необични затемнувања е предмет на огромни шпекулации.
Предлозите од бројни астрономи, астрофизичари, и аматери астрономи се движат од астероидни појаси, па сè до вонземска активност.
Сега, еден тим на научници на Универзитетот во Илиноис Урбана-Шампејн – студентот по физика Шеик Мохамед, во соработка со професорите Карин Дамен и Ричард Вивер – нудат едно сосема ново решение на загатката која ја претставува оваа ѕвезда. Тие предлагаат дека варијациите на сјајот може да бидат производ на самата ѕвезда. Ѕвездата на Таби се смета за стандардна ѕвезда од Ф класа, кој се наоѓа во соѕвездието Лебед, оддалечена околу 1.276 светлински години од Земјата. Својата необична крива на сjaj – графикот на нејзиниот интензитет на светлина како функција од времето – покажува големи затемнувања, дури до 20 проценти од нормалниот сјај, надополнети со помали, нередовни настани од ваков тип.
Вивер коментира, „Има неколку непогрешливи знаци на затемнување, или намалување на светлината поради независно тело кое го блокира погледот. Најважна е периодичноста. Кај ѕвездата на Таби, малите и големите настани не се периодични – тие не се јавуваат во редовни интервали и ова е една од централните мистерии на кривата на светлината.“
Тимот од Илиноис применил статистичка анализа на помалите неправилни варијации на кривата на светлината. Она што го пронашле е образец конзистентен со добро воспоставениот модел на лавина: помалите затемнувања се „шум на напукнување“, или мали лавини кои се забележани во временски интервали помеѓу поголемите лавини, поистоветени со поголемите затемнувања. Малите затемнувања доаѓаат во извонредно широк опсег на големини, кои се дистрибуирани во согласност со едноставен закон за скалирање. Овие резултати укажуваат на тоа дека затемнувањата на сјајот може да се внатрешни за ѕвездата на Таби и дека ѕвездата може да е близу критичната точка на континуиран фазен премин.
Шеик ги правел пресметките за анализата на податоците од набљудувањата. Тој го објаснува математичкиот метод, кој започнува со формирање на среден праг на затемнување на кривата на светлината.
„Прагот е трик кој го употребуваме со цел да дефинираме што претставува лавина во контекст на кривата на светлината. Всушност, статистиката е прилично отпорна во однос на тоа каде ќе го избереме прагот, па точната вредност не е толку важна. Она што е важно е да добиеме доволно лавини за да се направи статистичка анализа.
Штом кривата на светлината падне под прагот, сметаме дека еден ваков настан е почетокот на лавина. Додека кривата на светлината е под прагот, лавината продолжува, и таа престанува кога сјајот се зголемува повторно до некоја вредност над прагот.“
Лавините имаат две главни карактеристики, големина и времетраење. Големината е вкупната површина ограничена од кривата на светлината (делот под прагот) и прагот.
Локацијата на ѕвездата на Таби. Заслуги: University of Illinois at Urbana-Champaign
„Големина на лавината“, продолжува Шеик, „е поврзана со нето намалувањето на енергијата емитирана од страна на ѕвездата во текот на затемнувањето, споредено со константна стапка на емисија на ѕвездата, или константна вредност на прагот. Времетраењето на лавината е должината на настанот. Исто така, во предвид ја земаме и спектралната густина на моќност, која е поврзана со тоа колку енергија по единица на фреквенција е содржана во кривата на светлината.
„Во суштина, ние сме во потрага по статистичките распределби на флуктуациите. Сите овие нешта имаат експоненцијални закони, поврзани со нив. Ова ни дава независен начин за толкување на настаните и проверка на конзистентноста на моделот.“
Експоненцијалните закони имаат интересна карактеристика да изгледаат исто на различни размери. Тоа значи дека кога ќе зумирате во мали размери и кратки временски интервали, ќе го добиете истиот вид на статистички дистрибуции како кога би набљудувале во поголеми размери и подолго време. Експоненцијалните закони одразуваат себе-сличност на системот во еден широк спектар на големини и временски скали, слично на фракталите, кои изгледаат исто независно од тоа дали ќе зголемите или ќе се оддалечите.
Значајно е тоа што статистички, помалите затемнувања на ѕвездата на Таби се конзистентни со предвидувањата на теорија за скалирање. Во нејзиното истражување, проф. Дамен утврдила дека шемата на мали настани кои скалираат, прекината од поголеми настани, е типична за системи близу фазна транзиција. Таа го забележала ова во динамиката на повремени деформации на нанокристали, статистиката кај метални стакла, карпи и зрнести материјали, и кај земјотресите на многу поголеми размери, кои опфаќаат период од 12 децении. Сличен тип на лавини, исто така, се гледаат и кај невроните во мозокот, во магнетните системи, како и во многу други системи со кондензирана материја.
„Ние знаеме од други системи кои се близу нерамнотежни фазни транзиции дека системот може да има мали настани кои покажуваат скалирање како кај експоненцијалните закони и големи настани кои имаат различна динамика,“ објаснува Дамен. „Примери за такви транзиции се магнетни системи кои се бавно придвижувани од магнетно поле, или бавна деформација на кршливи материјали, каде што прво се јавува мало напукнување, кое сè повеќе се засилува сè додека материјалот не распука целосно. Малите настани во нашата анализа на ѕвездата се како малите напукнувања, додека големите настани се аналогни на големо распукување,“ продолжува таа. „Нашиот модел всушност може да ги опфати обата настани, и малите и големите. Има вграден механизам на „слабеење“, кој објаснува зошто се појавуваат два типа на лавини.“
Ако затемнувањата се поврзани со претстоен фазен премин, кон што ќе транзитира ѕвездата и во кој временски рок? Вивер објаснува: „Како што се анализираат се повеќе податоци, се надеваме дека ќе можеме да кажеме за каков тип на транзиција се работи. Немаме доволно длабоко разбирање за да дадеме дефинитивен одговор и потребни се повеќе набљудувања. Ние засега само можеме да шпекулираме за каква транзиција станува збор.“
„Важно е да се напомене дека недостатокот на периодичност не е доволен за да се исклучи затемнување од друго независно тело. Тоа е дел од причината зошто теориите како комети или планетарни остатоци се толку популарни. Ние не можеме да дефинитивно да ги отфрлиме овие теории со нашите наоди, но може да се каже дека доказите што ги имаме прибавено се повеќе во согласност со внатрешни варијации во ѕвездата.“
Дамен додава: „Нашата работа дава рамка за тоа како треба да се анализираат податоците, а можеби дури и како да се класифицираат ѕвездите во зависност од тоа колку се блиску или далеку од таква транзиција. Овие алатки за статистичка анализа беа тестирани и успешно применети кај лавински шум во магнетните системи и кај пластичните деформации. Ние само ги префрламе овие алатки во доменот на астрофизиката, за да дознаеме повеќе за динамиката на ѕвездите и финално, како да споредуваме различни ѕвезди.“
„Како нареден чекор, веруваме дека истиот тип на анализа треба да се примени и на други ѕвезди за да се увиди колку се универзални овие статистички флуктуации меѓу ѕвездите кои се веќе познати. Со други зборови, ние ќе ја искористиме статистиката на шум во кривите на светлината на овие ѕвезди, за да научиме нешто за динамичните процеси што се одвиваат во внатрешноста на ѕвездите.“
Превод: Дарко Димковски
Извор: Phys
