صدای ستارگان چگونه است؟

مجله علمی ایلیاد – امواج صوتی در فضا سفر نمی‌کنند، زیرا در فضا خلاء وجود دارد، ستارگانی مثل خورشید هنوز صداهایی را تولید می‌کنند که به‌صورت ارتعاشات پیچیده ظهور پیدا می‌کنند. گروهی از ستاره‌شناسان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون با موفقیت نرم‌افزاری به نام «GYRE» را توسعه دادند که می‌تواند ارتعاشات پیچیده‌ای که ستارگان تولید می‌کنند را شبیه‌سازی کند. هر کسی می‌تواند به GYRE به‌عنوان یک برنامه متن‌باز دسترسی داشته باشد و این برنامه به یک برنامه‌ی دیگر به‌نام «MESA» متصل می‌شود که شبیه‌سازی ستارگان را تسهیل می‌کند.

تلسکوپ‌ها می‌توانند ارتعاشات پیچیده‌ی تولید شده توسط ستارگان در نتیجه‌ی نوسانات روشنایی یا دمای سطح ستارگان را اندازه‌گیری کنند. چیزی که این اصوات ظریف را تولید می‌کند کوره‌های هسته‌ای درون ستاره است. وقتی ستارگان هیدروژن را درون عناصر سنگین‌تر در هسته‌های‌شان ادغام می‌کنند، گاز پلاسمای داغ ارتعاش پیدا کرده و ستاره سوسو می‌زند. سوسو زدن و نوسانات به ستاره‌شناسان کمک می‌کنند تا ساختار یک ستاره و نحوه‌ی تغییر آن با بالا رفتن سن ستاره را درک کنند.

محقق ارشد «ژاکلین گلدستین» دانشجوی فارغ‌التحصیل در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، توضیح داد که ارتعاش ستارگان به ساختار و اندازه‌ی آن‌ها بستگی دارد. گلدستین می‌گوید: «صدای یک ویولون‌سل به اندازه و شکلش بستگی دارد. برای شنیدن صدای ستارگان، ارتعاشات ستاره‌ای باید هزاران تا یک میلیون بار قوی‌تر شوند. فرکانس‌ها در مرتبه‌ی دقیقه تا چند روز تکرار می‌شوند.» گلدستین توضیح داد که ارتعاشات پیچیده‌ی تولید شده توسط ستارگان در واقع «ستاره‌لرزه» نامیده می‌شوند که کاملاً شبیه به زمین‌لرزه هستند. رشته‌ای که این اخترلرزه‌ها را اندازه‌گیری می‌کند اخترلرزه‌شناسی نامیده می‌شود.

گلدستین در تحقیقش ستارگانی را مطالعه کرد که بزرگ‌تر از خورشید هستند. او توضیح داد که این ستارگان منفجر می‌شوند و سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی را تشکیل می‌دهند و این ستارگان نیز سیارات و حیات جدید را شکل می‌دهند. گلدستین گفت که می‌خواهد بفهمد این ستارگان چگونه کار می‌کنند و چگونه بر تکامل جهان تاثیر می‌گذارند. او برای انجام این کار ارتباط بین ساختار ستارگان و ارتعاشات آن‌ها را مطالعه کرد. گلدستین همراه با پروفسور «الن زوبل» و «ریچ تاونسند» برنامه GYRE متصل به MESA را توسعه داد تا ستارگان مختلف و فرکانس‌های آن‌ها را شبیه‌سازی کند.

گروهی از محققان به رهبری گلدستین مدل‌هایی از انواع گوناگون ستاره را ساختند تا ببینند که ارتعاشات آن‌ها چگونه ظاهر شده و سپس بررسی کنند که آیا این شبیه‌سازی به واقعیت نزدیک است یا خیر؟ وقتی گلدستین شبیه‌سازی را با واقعیت مقایسه می‌کند، می‌تواند مدلش را اصلاح کند و فرآیند مطالعه‌ی سطح ستارگان برای بررسی اصوات ظریفی که تولید می‌کنند را ارتقا دهد.

گلدستین توضیح داد که اگر الگوهای ارتعاش جدیدِ پیش‌بینی شده و الگوهای ارتعاش مشاهده شده یکسان باشند، بینش‌هایی در مورد درون ستاره ارائه خواهد شد. هر چند، اگر الگوهای ارتعاش پیش‌بینی شده و الگوهای ارتعاش مشاهده شده با یکدیگر انطباقی نداشته باشند، اطلاعاتی را به دانشمندان می‌دهد که شبیه‌سازی‌ها را ارتقاء دهند و مجدداً چک کنند.

تحقیق گلدستین و پروفسورهایی که به او کمک کردند با داده‌های جمع‌آوری شده توسط شکارچیان سیاره تایید می‌شود. درواقع، دانشمندان به کمک تلسکوپ شکارچی سیارات فراخورشیدی ناسا، به‌نام «TESS» می‌توانند ببینند که آیا تمام ستارگان ضربان‌دار هستند یا خیر؟ اگر ستارگان ضربان داشته باشند، گلدستین و همکارانش می‌توانند مطالعه کنند که چه چیزی در زیر سطح رخ می‌دهد. گلدستین اکنون در حال توسعه‌ی نسخه‌ی جدیدی از GYRE است که از داده‌های جمع‌آوری شده توسط تلسکوپ TESS استفاده می‌کند. او می‌تواند یک ارکستر ستاره‌ای کامل را با استفاده از این ابزار قدرتمند شبیه‌سازی کند.

نوشته: آلیسا ناوارو
ترجمه: سحر الله‌وردی – مجله علمی ایلیاد