Trzęsienia gwiazd odsłaniają gwiezdne sekrety

Patrzenie do wnętrza Ziemi czy Słońca przypomina nieco badanie dziecka w łonie matki za pomocą ultradźwięków. Światło nie potrafi przeniknąć powierzchni, więc w takim przypadku wykonujemy zdjęcia używając fal dźwiękowych. Przy użyciu satelity SOHO z dużym powodzeniem ESA sonduje wnętrze Słońca używając w tym celu właśnie fal dźwiękowych. Przyszłe misje, Solar Orbiter i Eddington, będą zaglądać w głąb Słońca i innych gwiazd w podobny sposób.

Na Ziemi, gdy naukowcy odnotowywali niewielkie wstrząsy pochodzące z trzęsień ziemi nawet na odległych kontynentach, zaczęli szacować drogi i zmiany prędkości fal przechodzących przez wnętrze Ziemi. To ujawniło istnienie płynnego jądra naszej planety. Dziś w poszukiwaniu ropy rutynowo narusza się ziemię, aby wywołać sejsmiczne echo z głębiej położonych warstw. Naukowcy łączą nagrania trzęsień ziemi pochodzące z różnych sejsmografów ustawionych w różnych miejscach, aby odtworzyć trójwymiarowy obraz skał znajdujących się głęboko pod ziemią.

Sejsmologia bada fale sejsmiczne powstające na skutek trzęsień ziemi. Badania słonecznych fal dźwiękowych nazwano heliosejsmologią - od greckiego słowa helios - Słońce. Satelita Eddington badając gwiazdy będzie zajmować się astrosejsmologią. Chociaż Słońce i gwiazdy składają się raczej z bardzo gorącego gazu niż ze skał, to podstawowe zasady wnioskowania o drodze i prędkości fal rozchodzących się wewnątrz obiektu pozostają te same.

Fale dźwiękowe nie podróżują przez przestrzeń kosmiczną, ale naukowcy potrafią zarejestrować ich obecność poprzez niewielkie zmiany w świetle Słońca czy gwiazd. Pogłos tych fal powoduje, że widoczna powierzchnia Słońca podnosi się i opada z grubsza co kilka minut, a ruch ten wpływa na długość fali i jasność obserwowanego światła. Najprostsze heliosejsmiczne teleskopy mogą obserwować pełne oscylacje Słońca. Wykrywają one raczej wyraźnie określone "nuty" ale nie całe akordy muzyczne. Z tych informacji naukowcy z niebywałą precyzją potrafią wnioskować o wewnętrznych warstwach Słońca aż do bardzo rozgrzanego jądra.

Przyrząd MDI na pokładzie satelity SOHO rejestruje fale w milionie punktów na powierzchni Słońca. Wykrył on rozległe strumienie gorącego gazu krążące niewidocznie pod powierzchnią gwiazdy. Najbardziej niezwykłe jest to, że MDI potrafi patrzeć wprost przez Słońce, aby obserwować odległe, niespokojne obszary formowania plam słonecznych po jego niewidocznej stronie, które następnie ukazują się nam gdy Słońce obróci się dokoła swojej osi.

Gdy następna generacja słonecznych satelitów będzie w stanie precyzyjniej wybierać obserwowaną część Słońca, heliosejsmologowie są pewni sensacyjnych odkryć. Celem satelity Solar Orbiter (ESA), który wystartuje w 2012, są obszary okołobiegunowe. Naukowcy mają nadzieję wykryć strumienie gazu pod powierzchnią blisko bieguna; mogą mieć one silny wpływ na słoneczne pole magnetyczne i wpływać na jego zaburzenia.

Dla astronomów Słońce jest typową gwiazdą "w średnim wieku" widzianą w zbliżeniu. Wszystkie inne gwiazdy są tak odległe, iż astrosejsmologowie mogą obserwować jedynie oscylacje całej gwiazdy. Jednak tak jak w przypadku Słońca obserwacje te mogą dostarczyć informacji dotychczas niedostępnych o wewnętrznej strukturze gwiazd. Większość tego co wiemy o strukturze i ewolucji Wszechświata uzależnione jest od tego jak dobrze rozumiemy funkcjonowanie olbrzymich kosmicznych fabryk jakimi są gwiazdy. Poznanie ich wieku jest ważną częścią tych badań.

Należący do ESA statek kosmiczny Eddington, który wystartuje w 2008 roku, zbada 50 000 gwiazd od najmniejszych do największych i od najstarszych do najmłodszych. Nie będzie on pierwszym takim satelitą, ale będzie badał obiekty z niespotykaną dotąd dokładnością. Do tej pory o gwieździe, która miała 100 milionów lat, można było powiedzieć, że ma między 80 a 120 milionów lat. Dzięki Eddingtonowi będzie można sprecyzować jej wiek na np. do 104 milionów lat.

Fale dźwiękowe ze Słońca i gwiazd są grane dużo niżej niż to co człowiek jest w stanie usłyszeć, ale łatwo jest je przekształcić do częstości uchwytnych dla ucha. Na stronach internetowych http://soi.stanford.edu/results/sounds.html posłuchać można "Muzyki Słońca".

Różne typy gwiazd tworzą różne rodzaje fal dźwiękowych, dokładnie tak jak różne instrumenty muzyczne
Potężne błyski uchwycone przez satelitę SOHO
Satelita SOHO na tle Słońca

17 sierpnia 2002
Źródło | oprac. K.Zawada

Liczba odsłon: 957