Fale dźwiękowe przechodzące przez gwiazdę mogą pomóc astronomom poznać jej właściwości. Ta gałąź nowoczesnej astrofizyki nazywa się astrosejsmologią. Takie fale już bardzo wzbogaciły naszą wiedzę o wnętrzu najjaśniejszej gwiazdy na naszym niebie – Słońca. W innych gwiazdach są one tak słabe, że trudno je wykryć. Udało się to jednak dwu szwajcarskim astronomom.

Geolodzy badają rozchodzenie się fal sejsmicznych tworzonych przez trzęsienia ziemi wewnątrz naszej planety i z uzyskanych informacji czerpią wiedzę na temat struktury wnętrza Ziemi. To samo można zrobić w wypadku gwiazd. Słońce, najbliższa nam gwiazda i typowa przedstawicielka swojej kategorii, było badane w ten sposób od lat sześćdziesiątych. Za pomocą słonecznej sejsmologii astronomowie mogli wiele się dowiedzieć o wewnętrznych warstwach Słońca, podczas gdy teleskopy mogły badać jedynie powierzchnię.

Wewnątrz Słońca ciepło unosi się z centralnych obszarów, gdzie podczas procesów jądrowych powstają olbrzymie ilości energii. W tak zwanej strefie konwekcji gaz właściwie się gotuje i jego gorące bańki wznoszą się z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku.

Podobnie jak można usłyszeć, gdy woda zaczyna wrzeć, konwekcja wewnątrz Słońca wytwarza dźwięk. Fale dźwiękowe rozchodzą się wewnątrz gwiazdy i są odbijane na powierzchni, wprawiając ją w drgania. To dzwonienie jest bardzo wyraźne w Słońcu, gdzie amplituda i częstotliwość drgań dają astronomom wiele informacji o warunkach wewnątrz gwiazdy.

Małe wibracje zostały też zarejestrowane wewnątrz bliźniaczo podobnej do Słońca gwiazdy – Alfa Centauri A. Dokonali tego dwaj szwajcarscy astronomowie – Francois Bouchy i Fabien Carrier z Obserwatorium Genewskiego. Skorzystali oni ze spektrometru CORALIE zamontowanego na 1,2-metrowym teleskopie Leonarda Eulera znajdującym się w La Silla Observatory. Udało im się zaobserwować pulsacje o amplitudzie 20 metrów u kuli gazowej, mającej promień… 875 tysięcy kilometrów.

Gwiazda Alfa Centauri A jest gwiazdą znajdującą się najbliżej nas (poza Słońcem). Jest od nas oddalona o 4,3 lat świetlnych. Tak samo, jak nasze Słońce, jest karłem o typie widmowym G2.

Teleskop w Obserwatorium La Silla w Chile słynie z odkryć planet krążących wokół innych gwiazd. Nieprzypadkowo i teraz o nim słyszymy. Zarówno w przypadku poszukiwania odległych planet i w przypadku astrosejsmologii chodzi o wychwycenie drobnych ruchów poprzez obserwacje zmian w widmie gwiazdy. To dobrze wszystkim znany efekt Dopplera: gdy źródło światła przybliża się do nas, długość fali ulega skróceniu (linia widmowa przesuwa się ku niebieskiej części widma), gdy się od nas oddala – długość fali wzrasta (tzw. przesunięcie ku czerwieni).

Zarejestrowane ruchy fragmentów powierzchni gwiazdy odbywają się z prędkością 35 cm/s, co odpowiada oscylacjom wielkości 40 metrów w przypadku gwiazdy o promieniu 875 tysięcy kilometrów. Nasze Słońce pulsuje w tempie pięciominutowym, natomiast Alfa Centauri A – siedmiominutowym, a zatem bardzo podobnie. Potwierdza to przewidywania teoretyków, którzy konstruują modele wewnętrznej budowy takich gwiazd.

Ów początek łączenia się heliosejsmologii z astrosejsmologią wkrótce będzie miał swój ciąg dalszy. Pod koniec 2002 roku oprzyrządowanie podobne do tego, które pozwoliło rozszyfrować najjaśniejszą gwiazdę Centaura, zacznie współpracować w tym samym obserwatorium z teleskopem o średnicy 3,5 metra. Celem jest 100 gwiazd podobnych do Słońca. Supernowoczesny spektrograf HARPS, który ma być zainstalowany na 3,6-metrowym teleskopie w La Silla, będzie w stanie zbadać 100 razy słabsze wibracje w gwiazdach niż te, które mógł badać CORAILE.

Autor

Marcin Marszałek