Vid en tidpunkt trodde forskare att jorden, månen och alla andra planeter i vårt solsystem var perfekta sfärer. Detsamma gällde för solen, som de ansåg vara den himmelska kula som var källan till all vår värme och energi. Men som tiden och forskningen visade är solen långt ifrån perfekt. Förutom solfläckar och solfack är solen inte helt sfärisk.
Under en tid trodde astronomer att detta också var fallet med andra stjärnor. På grund av ett antal faktorer verkade alla stjärnor som tidigare studerats av astronomer uppleva en del utbuktning vid ekvatorn (dvs förlängdhet). Men i en studie publicerad av ett team av internationella astronomer verkar det nu som om en långsamt roterande stjärna ligger 5000 ljusår bort är så nära sfärisk som vi någonsin har sett!
Hittills har observationer av stjärnor begränsats till endast ett fåtal av de snabbast roterande stjärnorna i närheten, och var endast möjligt genom interferometri. Denna teknik, som vanligtvis används av astronomer för att erhålla uppskattningar av stjärnstorlek, förlitar sig på flera små teleskoper som erhåller elektromagnetiska avläsningar på en stjärna. Denna information kombineras sedan för att skapa en bild med högre upplösning som skulle erhållas av ett stort teleskop.
Men genom att utföra asteroseismiska mätningar av en närliggande stjärna, kunde ett team av astronomer - från Max Planck Institute, University of Tokyo och New York University Abu Dhabi (NYUAD) - få en mycket mer exakt uppfattning om dess form. Deras resultat publicerades i en studie med titeln "Form av en långsamt roterande stjärna mätad av asteroseismologi", som nyligen dök upp i American Association for the Advancement of Science.
Laurent Gizon, en forskare vid Max Planck-institutet, var ledande auktorist på papperet. När han förklarade sin forskningsmetodik till Space Magazine via e-post:
”Den nya metoden som vi föreslår i detta dokument för att mäta stjärnformer, asterosismologi, kan vara flera storleksordningar mer exakta än optisk interferometri. Det gäller endast stjärnor som svänger i långlivade icke-radiella lägen. Metodens ultimata precision ges av precisionen vid mätningen av frekvenserna för svängningssätten. Ju längre observationsperiod (fyra år i fallet med Kepler), desto bättre är precisionen på lägesfrekvenserna. I fallet med KIC 11145123 kan de mest exakta modfrekvenserna bestämmas till en del av 10 000 000. Därför asteroseismologiens förvånande precision. ”
KIC 11145123, som ligger 5000 ljusår från Jorden, ansågs vara en perfekt kandidat för denna metod. För en är Kepler 11145123 en varm och lysande, över dubbelt så stor som vår sol, och roterar med en period av 100 dagar. Dess svängningar är också långlivade och motsvarar direkt svängningarna i dess ljusstyrka. Använda data som erhållits av NASA: s Kepler uppdraget under en mer än fyraårsperiod kunde laget få mycket exakta formberäkningar.
"Vi jämförde frekvenserna för svängningslägen som är mer känsliga för stjärna med låg latitud och frekvenserna för de lägen som är mer känsliga för högre breddegrader," sade Gizon. ”Denna jämförelse visade att skillnaden i radie mellan ekvatorn och polerna bara är 3 km med en precision på 1 km. Detta gör Kepler 11145123 till det rundaste naturliga objektet som någonsin har uppmättts, det är ännu mer runt än solen. ”
Som jämförelse har vår sol en rotationsperiod på cirka 25 dagar, och skillnaden mellan dess polära och ekvatoriella radier är cirka 10 km. Och på jorden, som har en rotationsperiod på mindre än en dag (23 timmar 56 minuter och 4,1 sekunder), är det en skillnad på över 23 km (14,3 miles) mellan dess polära och ekvator. Anledningen till denna betydande skillnad är något av ett mysterium.
Tidigare har astronomer funnit att formen på en stjärna kan komma till flera faktorer - såsom deras rotationshastighet, magnetfält, termiska sfärer, storskaliga flöden, starka stjärnvindar eller gravitationspåverkan från stjärnkamrater eller jätte planeter. Ergo, att mäta "asphericiteten" (dvs i vilken grad en stjärna INTE är en sfär) kan berätta astronomer mycket om stjärnstrukturerna och dess planetsystem.
Vanligtvis har rotationshastigheten visat sig ha en direkt påverkan på stjärnornas sfäritet - dvs ju snabbare den roterar, desto snedare är den. Men när de tittade på data som erhölls av Kepler-sonden under en period av fyra år, såg de att det var bara en tredjedel av vad de förväntade sig, med tanke på dess rotationshastighet.
Som sådan tvingades de dra slutsatsen att något annat var ansvarigt för stjärnans mycket sfäriska form. ”” Vi föreslår att närvaron av ett magnetfält vid låga breddegrader kan få stjärnan att se mer sfärisk ut mot stellarsvängningarna, ”sade Gizon. "Det är känt inom solfysiken att akustiska vågor sprider sig snabbare i magnetiska regioner."
Med tanke på framtiden hoppas Gizon och hans kollegor att undersöka andra stjärnor som Kepler 11145123. Enbart i vår Galaxy finns det många stjärnor som svängningar kan mätas exakt genom att observera förändringar i deras ljusstyrka. Som sådan hoppas det internationella teamet att tillämpa sin asteroseismologimetod på andra stjärnor som observerats av Kepler, såväl som kommande uppdrag som TESS och PLATO.
"Precis som helioseismologi kan användas för att studera solens magnetfält, kan asteroseismologi användas för att studera magnetism på avlägsna stjärnor," tillade Gizon. "Detta är huvudmeddelandet i denna studie."
